ที่บริติชมิวเซียมในลอนดอน มี เหยือกสี ฟ้าเทอร์ควอยซ์ขนาดเล็กซึ่งมีต้นกำเนิดจากประเทศอียิปต์ในรัชสมัยของฟาโรห์ทุตโมสที่ 3 ขนาดประมาณขวดเกลือ วัตถุที่ค่อนข้างทึบแสงนี้น่าจะออกแบบมาให้บรรจุน้ำมันหอม และทำจากแก้วเกือบทั้งหมด แม้จะมีอายุมากกว่า 3,400 ปี แต่ก็ไม่ได้ถือเป็นตัวอย่างแรกสุดของการทำแก้วของมนุษย์ นักประวัติศาสตร์เชื่อว่าชาวเมโสโปเตเมียเป็นหนึ่งในผู้นำด้านวัฒนธรรม
การทำแก้ว
ประดิษฐ์ลูกปัดและของตกแต่งง่ายๆ จากแก้วเมื่อ 4,500 ปีก่อน เมื่อมองแวบแรก แก้วดูเหมือนจะไม่ซับซ้อนมากนัก แต่หมายถึงวัสดุที่มีโครงสร้างอสัณฐานมากกว่าโครงสร้างผลึก นั่นคือวัสดุที่อะตอมหรือโมเลกุลไม่มีลำดับช่วงยาว แก้วทั่วไปเกือบทั้งหมด รวมถึงแก้วที่ผลิตโดยชาวอียิปต์โบราณ
และชาวเมโสโปเตเมีย มีการหลอมส่วนผสมเพียงสามอย่าง ได้แก่ ซิลิกา (ทราย) สำหรับโครงสร้างพื้นฐาน ร่วมกับอัลคาไลออกไซด์ (โดยทั่วไปคือโซดาหรือโซเดียมคาร์บอเนต) เพื่อลดอุณหภูมิหลอมเหลว และสุดท้ายคือแคลเซียมออกไซด์ (ปูนขาว) เพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนผสมละลายในน้ำ
คำถามที่ใหญ่ที่สุดที่นักฟิสิกส์ต้องการคำตอบคือเหตุใดของเหลวที่ทำให้เย็นลงจึงก่อตัวเป็นแก้วแข็ง ในเมื่อไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ชัดเจนระหว่างสถานะของเหลวและแก้ว บางคนอาจคาดหวังว่าแก้วจะเปลี่ยนรูปเหมือนของเหลวหนืดมาก อันที่จริง มีตำนานเล่าขานสืบต่อกันมาว่ากระจกในบานหน้าต่าง
เก่าจะบิดเบี้ยวเพราะไหลช้าเมื่อเวลาผ่านไป (ดูกรอบ “ตำนานที่ไหลลื่น”) ความจริงแล้ว แก้วมีความแข็งและเปราะ และยังคงความคงตัวได้เป็นเวลานานจนน่าตกใจ ความเสถียรของแก้วเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่น่าสนใจที่สุด ตัวอย่างเช่น ในการจัดเก็บกากนิวเคลียร์ แก้วในอุดมคติคือที่ที่โมเลกุลถูกอัดแน่นเข้าด้วย
กันในการจัดเรียงแบบสุ่มที่หนาแน่นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เมื่อมองผ่านเลนส์ทั่วไปของ “การเปลี่ยนเฟส” ซึ่งนำเสนอโดยนักฟิสิกส์ชาวโซเวียตเลฟ ลันเดาไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในลำดับพื้นฐาน (อย่างน้อยก็ไม่ชัดเจน) เมื่อสสารกลายเป็นแก้ว ดังที่เห็นได้สำหรับ การเกิดขึ้นของสสาร
ที่แท้จริง
อื่นใด ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างของเหลวกับแก้วก็คือ ของเหลวสามารถสำรวจโครงร่างที่ไม่เป็นระเบียบต่างๆ ต่อไปได้ ในขณะที่แก้วติดอยู่ไม่มากก็น้อย สิ่งที่ทำให้ของเหลวหล่อเย็นเลือกสถานะเฉพาะในการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเป็นคำถามที่ย้อนกลับไปกว่า 70 ปี (ดูกล่อง “ค้นหาแก้วที่ ‘เหมาะ’”)
ข้อเท็จจริงที่ว่า ในฐานะที่เป็นของแข็งอสัณฐาน วัสดุที่สามารถนำมาใช้ได้หลายสถานะทำให้แก้วมีความหลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อ ด้วยการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในองค์ประกอบหรือกระบวนการ คุณสมบัติของแก้วจึงแตกต่างกันไปอย่างมาก (ดูกล่อง “สองเส้นทางสู่แก้วที่ดีกว่า”) สิ่งนี้อธิบายถึงการใช้งานกระจก
ที่หลากหลาย ตั้งแต่เลนส์กล้องไปจนถึงเครื่องครัว จากกระจกบังลมไปจนถึงบันได และจากการป้องกันรังสีไปจนถึงสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติก สมาร์ทโฟนก็เช่นกัน อย่างที่เราทราบกันดีว่าจะเกิดขึ้นไม่ได้เลยหากปราศจากการพัฒนากระจกที่บางแต่แข็งแรง เช่น กระจก ซึ่งผลิตขึ้นเป็นครั้งแรก
ผู้ผลิตในสหรัฐฯ แม้แต่โลหะก็สามารถกลายเป็นแก้วได้ (ดูกรอบ “การเรียนรู้โลหะอย่างเชี่ยวชาญ”) บ่อยครั้งที่คุณสมบัติทางแสงและทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุไม่แตกต่างกันมากนักระหว่างสถานะคล้ายแก้วและสถานะผลึก แต่บางครั้งพวกเขาก็ทำ บางทีคำถามที่น่าแปลกใจที่สุดที่จะถาม
เกี่ยวกับแก้ว
อาจไม่ใช่สิ่งที่เป็นอยู่ แต่เป็นสิ่งที่ไม่ใช่ต่างหาก อย่างไรก็ตาม บางทีคำถามที่น่าแปลกใจที่สุดที่จะถามเกี่ยวกับแก้วอาจไม่ใช่ว่ามันคืออะไร แต่เป็นสิ่งที่ไม่ใช่ ในขณะที่เราคุ้นเคยกับการคิดว่าแก้วเป็นวัตถุแข็งและโปร่งใส ระบบอื่นๆ จำนวนมากแสดง “ฟิสิกส์ของแก้ว” ตั้งแต่ฝูงมดไปจนถึงการจราจร
ติดขัด (ดูกรอบ “แก้วที่คุณคาดไม่ถึง”) ฟิสิกส์ของแก้วช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสิ่งที่คล้ายคลึงกันเหล่านี้ ซึ่งจะทำให้เข้าใจฟิสิกส์ของแก้วได้ในที่สุด ตำนานที่ไหลในความเป็นจริง สูตรยังง่ายกว่านี้ เพราะตอนนี้เรารู้แล้วว่าวัสดุเกือบทุกชนิดสามารถเปลี่ยนเป็นแก้วได้หากถูกทำให้เย็นลงจากสถานะ
มองผ่านหน้าต่างกระจกสีของโบสถ์ยุคกลาง แล้วคุณจะเห็นมุมมองที่บิดเบี้ยวอย่างแน่นอน ผลกระทบดังกล่าวทำให้นักวิทยาศาสตร์และผู้ที่ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่า หากให้เวลาเพียงพอ แก้วจะไหลเหมือนของเหลวที่มีความหนืดเป็นพิเศษ แต่มีข้อเรียกร้องที่ถูกต้องหรือไม่?
คำถามไม่ตรงไปตรงมาอย่างที่คิดในตอนแรก ความจริงแล้ว ไม่มีใครสามารถพูดได้อย่างแม่นยำเมื่อของเหลวหยุดเป็นของเหลวและเริ่มเป็นแก้ว ตามธรรมเนียมแล้ว นักฟิสิกส์กล่าวว่าของเหลวจะกลายเป็นแก้วเมื่อการคลายตัวของอะตอม เวลาที่อะตอมหรือโมเลกุลเคลื่อนส่วนสำคัญของเส้นผ่านศูนย์กลาง
นานกว่า 100 วินาที อัตราการผ่อนคลายนี้ ช้ากว่าน้ำผึ้งที่มีน้ำมูกไหลประมาณ 10 10 เท่า และ ช้ากว่าในน้ำ 10 14 เท่า แต่การเลือกเกณฑ์นี้เป็นไปตามอำเภอใจ: มันสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงไม่ชัดเจนในฟิสิกส์พื้นฐาน ถึงกระนั้น การผ่อนคลาย 100 วินาทีก็เพียงพอสำหรับจุดประสงค์ของมนุษย์ทุกคน
ในอัตรานี้ แก้วโซดาไลม์ทั่วไปจะใช้เวลาชั่วกัปชั่วกัลป์ในการไหลอย่างช้าๆ และกลายเป็นผลึกซิลิคอนไดออกไซด์ที่ให้พลังงานมากกว่า หรือที่รู้จักกันในชื่อควอตซ์ หากกระจกสีในโบสถ์ยุคกลางบิดเบี้ยว เป็นไปได้มากว่าเป็นผลมาจากเทคนิคที่ไม่ดีของช่างทำแก้วดั้งเดิม (ตามมาตรฐานสมัยใหม่)
เมื่อของเหลวเย็นลง มันสามารถแข็งตัวเป็นแก้วหรือตกผลึกได้ อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วจะไม่คงที่ หากของเหลวสามารถเย็นลงได้ช้าจนไม่ก่อตัวเป็นผลึก ของเหลวจะเปลี่ยนสภาพเป็นแก้วที่อุณหภูมิต่ำกว่าในท้ายที่สุด และทำให้มีความหนาแน่นมากขึ้นในที่สุด นักเคมีชาวสหรัฐฯกล่าวถึงข้อเท็จจริงนี้ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1940
แนะนำ 666slotclub / hob66
