da li je staklo tečnost pokazuje kako zakoni fizike objašnjavaju pojave koje svakodnevno posmatramo. Kada razumemo sile, energiju, kretanje i talase, ono što deluje neobično postaje jasno i predvidivo.
Amorfna čvrsta supstanca, a ne spora tečnost
Stari prozori ponekad su deblji pri dnu, pa se tvrdi da je staklo vekovima teklo naniže. Savremena fizika materijala pokazuje da je obično prozorsko staklo amorfna čvrsta supstanca na sobnoj temperaturi.
Fizičko objašnjenje
U kristalu su čestice uređene u pravilnu dugodometnu rešetku. U staklu takav red ne postoji, ali to ne znači da je ono tečnost. Staklo ima čvrstoću i elastično reaguje na male sile. Pri zagrevanju postepeno omekšava kroz oblast staklastog prelaza, bez jedne oštre tačke topljenja kao idealan kristal.
Mehanički napon: σ = F/S; relativna deformacija: ε = Δl/l; za malu elastičnu deformaciju σ = E·ε.
Veličine i jedinice:
σ – napon (Pa), F – sila (N), S – površina (m²), ε – relativna deformacija, E – Jangov modul (Pa).
Kako pojava nastaje – korak po korak
- Rastopljena smeša se hladi dovoljno brzo da ne formira pravilnu kristalnu strukturu.
- Kretanje čestica postaje veoma ograničeno i materijal se ukrućuje.
- Na sobnoj temperaturi staklo zadržava oblik kao čvrsto telo.
- Tek pri dovoljno visokoj temperaturi postepeno omekšava i može se oblikovati.
Primer iz prakse
Nejednaka debljina starih prozora uglavnom potiče od nekadašnjih postupaka proizvodnje ravnog stakla. Majstori su često postavljali deblju ivicu naniže radi stabilnosti.
Od čega zavisi rezultat?
Ponašanje zavisi od sastava, temperature, brzine hlađenja, unutrašnjih napona i trajanja opterećenja. Na sobnoj temperaturi eventualno strukturno opuštanje toliko je sporo da ne objašnjava vidljivo zadebljanje istorijskih prozora.
Najčešća zabluda
Zabluda: Svako staklo tokom nekoliko vekova vidljivo oteče ka dnu pod dejstvom gravitacije.
Tačno objašnjenje: Za uobičajeno staklo na sobnoj temperaturi nema dokaza za takvo vidljivo tečenje. Razlika debljine starih tabli posledica je proizvodnje i postavljanja.
Bezbedan ogled ili posmatranje
Uporedite ivice modernog ravnog stakla i fotografije istorijskih prozora, ali ne rukujte polomljenim staklom. Bezbedniji model amorfnog materijala je tvrda providna plastika, uz napomenu da nije isto što i staklo.
Povezivanje sa školskim gradivom
Mit povezuje agregatna stanja, strukturu materijala, elastičnost, viskoznost, temperaturu, toplotno kretanje i staklasti prelaz.
Pitanja za proveru znanja
- Kako se staklo klasifikuje na sobnoj temperaturi?
- Zašto stari prozori mogu biti nejednake debljine?
- Da li staklo ima pravilnu kristalnu rešetku?
Odgovori
1) Kao amorfna čvrsta supstanca. 2) Zbog istorijskih metoda proizvodnje i načina postavljanja. 3) Ne, nema dugodometni kristalni red.
Česta pitanja
Zašto se staklo naziva amorfnim?
Zato što raspored njegovih čestica nema pravilnu dugodometnu periodičnost karakterističnu za kristale.
Može li staklo ipak da se deformiše?
Može elastično pod silom, može pući, a na visokoj temperaturi omekšava. To ne znači da na sobnoj temperaturi teče kao veoma spora tečnost.
Zaključak
Staklo je na sobnoj temperaturi amorfno čvrsto telo. Njegova neuređena mikroskopska struktura ne pretvara ga u tečnost, a stari prozori nisu dokaz vekovnog tečenja.
Za dalje učenje pogledajte formule iz fizike i rešene zadatke na sajtu Fizičarenje.