Домашний эксперимент, страница 138, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Исследуем свойства стекла

Доказательством того, что стекло — это очень вязкое аморфное тело, может служить замер толщины вашего окна, который при желании можете провести дома. Попробуйте замерить его по толщине сверху и снизу: если оно достаточно старое, то окажется неодинаковым (стекает вниз).

В представленном тексте содержится популярное, но ошибочное утверждение. Разберем его подробно.

Свойства стекла, упомянутые в тексте

Текст утверждает, что стекло является аморфным телом, которое по своей природе подобно очень вязкой жидкости. Из-за этой высокой вязкости, под действием силы тяжести, стекло в оконных рамах со временем "стекает" вниз. В результате этого процесса нижняя часть старого оконного стекла должна быть толще верхней. Эта идея используется для иллюстрации текучести аморфных тел.

Ответ: Текст предполагает, что стекло со временем деформируется под собственным весом, что доказывает его жидкую природу.

Научный анализ текучести стекла

Стекло действительно является аморфным твердым телом, а не кристаллическим. Это означает, что его атомы не образуют упорядоченной кристаллической решетки, а расположены хаотично, как в жидкости. По этой причине стекло иногда называют переохлажденной жидкостью. Однако это определение является предметом научных дискуссий и может вводить в заблуждение.

Ключевой параметр в этом вопросе — вязкость (обозначается $\eta$). Вязкость обычного силикатного стекла при комнатной температуре чрезвычайно высока. Ее значения оцениваются в диапазоне от $10^{18}$ до $10^{20}$ Па·с (паскаль-секунд). Для сравнения, вязкость воды составляет около $10^{-3}$ Па·с, а меда — около $10$ Па·с.

Расчеты, основанные на этих значениях вязкости, показывают, что для заметного "стекания" стекла (например, на один нанометр) потребовались бы миллиарды лет, что значительно превышает не только возраст самых старых окон, но и возраст Вселенной. Таким образом, явление, описанное в тексте, не может наблюдаться на практике в исторических временных масштабах. Утверждение о "стекании" стекла в окнах является распространенным научным мифом.

Ответ: С научной точки зрения, вязкость стекла при комнатной температуре настолько велика, что любая деформация под действием силы тяжести за несколько столетий будет пренебрежимо малой и незаметной для измерений.

Реальная причина разной толщины старых стекол

Неоднородность толщины старинных стекол объясняется несовершенством технологий их производства в прошлом (до начала XX века). Существовало несколько основных методов:

1. Метод "короны" (Crown glass process): Расплавленную стеклянную массу раскручивали в большой диск. Центр диска (место крепления к понтии) был толстым, а края — тоньше. Стекла, вырезанные из такого диска, неизбежно имели разную толщину.

2. Цилиндрический метод (Cylinder process): Стеклодув выдувал большой полый цилиндр. Затем концы цилиндра отрезались, сам цилиндр разрезался вдоль и разворачивался в плоский лист на горячей поверхности. Этот процесс также не позволял достичь идеальной ровности и равномерной толщины листа.

При установке таких несовершенных стекол в оконные рамы стекольщики, руководствуясь практическими соображениями, часто ставили их более толстой стороной вниз. Это обеспечивало большую устойчивость и прочность конструкции. Именно эта практика и привела к тому, что при обследовании старых зданий мы чаще всего находим, что стекла утолщены книзу, создавая ложное впечатление, будто они "стекли".

Ответ: Разная толщина старых оконных стекол является следствием несовершенных технологий их производства в прошлом, а не результатом текучести материала под действием гравитации.