Viskózní kapalina - Viscous liquid
Ve fyzice a fyzikální chemii kondenzovaných látek se termíny viskózní kapalina , podchlazená kapalina a kapalina vytvářející sklo často používají zaměnitelně k označení kapalin, které jsou současně vysoce viskózní (viz Viskozita amorfních materiálů ), mohou být nebo jsou podchlazené a schopné k vytvoření sklenice .
Pracovní body při zpracování skla
Mechanické vlastnosti kapalin tvořících sklo závisí především na viskozitě. Následující pracovní body jsou proto definovány z hlediska viskozity. Teplota je uvedena pro průmyslové sodnovápenaté sklo :
| označení | viskozita (Pa.s) | teplota (° C, ve sodnovápenatém skle) |
|---|---|---|
| bod tání | 10 1 | 1300 |
| pracovní bod | 10 3 | 950-1000 |
| bod potopení | 10 3,22 | |
| bod toku | 10 4 | ~ 900 |
| bod měknutí (Littleton) | 10 6.6 | 600 |
| bod měknutí (dilatometrický) | ~ 10 10,3 | > ~ 500 |
| žíhací bod | ~ 10 12 | <~ 500 |
| přechodový bod | 10 12 ..10 12.6 | <~ 500 |
| napínací bod | ~ 10 13,5 | <~ 500 |
Klasifikace křehkých sil
V rozšířené klasifikaci je kvůli chemikovi Austenovi Angellovi kapalina tvořící sklo nazývána silná, pokud její viskozita přibližně odpovídá Arrheniově zákonu (log η je lineární v 1/ T ). V opačném případě zjevně nearrhénského chování se kapalina nazývá křehká . Tato klasifikace nemá přímý vztah k běžnému používání slova „křehkost“ ve smyslu křehkosti . Viskózní tok v amorfních materiálech je charakterizován odchylkami od chování typu Arrhenius: aktivační energie viskozity Q se mění z vysoké hodnoty Q H při nízkých teplotách (ve sklovitém stavu) na nízkou hodnotu Q L při vysokých teplotách (v kapalný stav). Amorfní materiály jsou proto klasifikovány na odchylky typu chování Arrheniova jejich viskozity jsou buď pevné, když Q H -Q L <Q L nebo křehké když Q H -Q L ≥Q L . Křehkost amorfních materiálů je numericky vyznačuje tím, Doremus' křehkosti poměru R D = Q H / Q L . Silné taveniny jsou ty, které se (R D -1) <1, vzhledem k tomu, křehké taveniny, jsou ty, které se (R D -1) ≥ 1. Křehkost se týká materiálů vazby lámání procesy způsobené teplotními výkyvy. Lámání vazeb modifikuje vlastnosti amorfního materiálu tak, že čím vyšší je koncentrace přerušených vazeb, nazývaných konfigurace, tím nižší je viskozita. Materiály s vyšší entalpií tvorby konfigurací ve srovnání s entalpií pohybu mají vyšší poměr křehkosti Doremus, naopak taje s relativně nižší entalpií tvorby konfigurací mají nižší křehkost. Nedávno byla křehkost kvantitativně spojena s detaily interatomického nebo intermolekulárního potenciálu a bylo ukázáno, že strmější interatomické potenciály vedou k křehčím kapalinám.
Teorie spojování režimů
Mikroskopická dynamika při nízkých až středních viskozitách je řešena teorií spojování režimů , kterou vyvinul Wolfgang Götze a spolupracovníci od 80. let minulého století. Tato teorie popisuje zpomalení strukturální relaxace při ochlazení na kritickou teplotu Tc, typicky umístěnou 20% nad Tg.
Poznámky a zdroje
Učebnice
- Götze, W (2009): Komplexní dynamika kapalin tvořících sklo. Teorie spojování režimů. Oxford: Oxford University Press.
- Zarzycki, J (1982): Les Verres et l'état vitreux. Paris: Masson. K dispozici také v anglických překladech.
Reference
- ^ Zarzycký (1982), s.219.222
- ^ Toto není teplota tání souběžné krystalické fáze. Tato teplota tání se spíše nazývá teplota likvidu ; je to asi 1000..1040 stupňů C ve sodnovápenatém skle.
- ^ JT Littleton, J. Am. Ceram. Soc., 18, 239 (1935).
- ^ MI Ojovan, WE Lee. Křehkost oxidu taje jako termodynamický parametr. Fyz. Chem. Glasses, 46, 7-11 (2005).
- ^ Krausser, J .; Samwer, K .; Zaccone, A. (2015). „Interatomická odpuzující měkkost přímo řídí křehkost podchlazených kovových tavenin“ . Sborník Národní akademie věd USA . 112 (45): 13762–13767. doi : 10,1073/pnas.1503741112 . PMC 4653154 . PMID 26504208 .