Текут ли оконные стекла ?
На одном из форумов увидел спор: течет ли стекло при комнатной температуре? Кто то пишет, что «Стекло не обладает наличием кристаллической решетки.Соответственно оно должно течь,течь,и еще раз течь.». «Все аморфные вещества текут, в отличие от кристаллов. Не согласны — назовите температуру, до которой «не течёт» а после — «течёт». И учтите, что фазовых переходов вы там не найдёте». И ведь некоторые подтверждают: «Если придти в какое нибудь здание времен СССР и снять с рамы стекло, и посмотреть на него вдоль, то будет видно что вверху оно заметно тоньше чем внизу, и получается что то вроде равнобокой трапеции. Проверено!»
А оппоненты говорят, что все это байки, ведь тогда бы например телескопы изготовленные в старые времена все бы расфокусировались. Там же линзы из стекла.
Так кто же прав?
Своей популяризации в СССР эта фраза, пожалуй, обязана журналу «Наука и жизнь». В первом номере 1983 года был опубликован перевод нескольких отрывков из книги чешского публициста Л.
«В окнах некоторых старинных зданий стекла, которым повезло дойти до нашего времени невыбитыми, оказались толще в нижней своей части. Стоя вертикально не один век, стекло медленно сползало вниз». И действительно в старых зданиях это легко можно было увидеть воочию.
Как-то в начале 20-х годов физик Роберт Джон Рэлей, сын нобелевского лауреата по физике Джона Уильяма Рэлея, услышал, что стеклянные трубки и палочки, которые химики используют в лабораториях, нельзя хранить в вертикальном положении. Собеседник Рэле ссылался на книгу нобелевского лауреата по химии Вильгельма Оствальда ‘Физико-химические исследования’. В этой книге Оствальд рекомендует хранить стеклянные трубки в горизонтальном положении на опоре, так как в противном случае они будут деформироваться под действием собственного веса. Рэлею это показалось странным, и вот почему.
Стекло — это переохлажденная жидкость, и оно должно течь под нагрузкой, как текут смолы. Однако с заметной скоростью стекло начинает течь только при нагреве, потому что при комнатной температуре его вязкость в 10 в 20 степени раз превышает вязкость глицерина и в 10 в 13 степени раз — вязкость смолы.
Но значение вязкости стекла при комнатной температуре не измерено непосредственно, а получено экстраполяцией вязкости, измеренной при высоких температурах. Экстраполяция снижает точность, поэтому надо было поставить эксперимент. В ‘Химии и жизни’ этот опыт был описан в ? 2 за 1984 год. Рэлей взял стеклянный стержень длиной около 1 м и диаметром 5 мм и положил его на два штыря, вбитых в кирпичную стену, так, чтобы стержень опирался на них только своими концами. К центру стеклянного стержня ученый подвесил груз массой 300 г — нагрузка составляла треть от максимальной.
Через два месяца после публикации Рэлея в том же журнале и точно под таким же заглавием была опубликована статья другого ученого — К.Д.Спенсера. Он проделал аналогичный эксперимент, но не из любопытства, а по долгу службы: Спенсер работал в известной американской фирме ‘Дженерал электрик’, в отделе ламп накаливания, в лаборатории технологии стекла. Была использована стеклянная трубка длиной 1,1 м и диаметром 1 см при толщине стенок 1 мм. Нагрузку сделали 885 г, что приближалось к пределу прочности стекла.
Опыт начался в 1924 году, и трудно сказать, сколько бы он продолжался, если бы Спенсер не прочитал статью Рэлея. После этого его терпение не выдержало, да и хотелось сравнить свои результаты с опубликованными.
Через шесть лет после начала опыта Спенсер снял груз. Изменения были налицо: трубка прогнулась на 9 мм. Казалось бы, экстраполяция действительно оказалась неточна.
Но во всех этих экспериментах нагрузка была сравнима с предельной и в десятки раз превышала вес самой трубки. Пересчет к нагрузкам, равным собственному весу, показал, что стеклянная трубка при хранении не деформируется под действием собственного веса. Почему же тогда бытовало противоположное мнение? Спенсер дает на этот счет довольно правдоподобное объяснение. До того как в самом начале 20-х годов появился машинный способ вытягивания стеклянных трубок, эту работу делали вручную. Но и самый искусный стеклодув не мог получить идеально прямую трубку длиной до 1 м и более. Хранили стеклянные трубки в лаборатории вертикально в специальных стойках. Химики старались выбирать для себя трубки поровнее, и таким образом происходила естественная выбраковка изогнутых трубок. Кроме того, оставшиеся трубки в результате вибраций и случайных сотрясений (особенно при выдергивании трубки из пачки) стремились устроиться поудобнее, так что их прогиб обращался в одну сторону.
Более поздние эксперименты показали, что деформация, полученная Рэлеем и Спенсером, не является результатом вязкого течения стекла! Ее причина — медленная диффузия катионов Na+. После снятия нагрузки эти катионы возвращаются к исходному положению, и через некоторое время изделие принимает прежнюю форму.
Теперь о средневековых витражах. В этом случае причина неравномерной толщины стекла еще интереснее. Она связана со старинной технологией изготовления оконных стекол. Искусный стеклодув набирал на конец трубки большой, килограмма на четыре, кусок размягченного стекла, выдувал из него пузырь, который затем сплющивал. Получался довольно однородный для ручной работы диск диаметром метра полтора, однако его края были толще середины. Из этого диска и нарезали узкие стекла для витражей. С одной стороны (там, где был край диска) они были немного толще, и при установке такого куска в оконный переплет — человеку это кажется естественнее, устойчивее — его размещали толстой частью вниз.
Если вы еще сомневаетесь, то вот дополнительные аргументы, опровергающие миф:
— Если бы эффект наблюдался, то все дошедшие до наших дней античные, а также современные большие телескопы, не работали бы из-за постепенного искривления линз
— Если бы эффект наблюдался, то древнеегипетское и древнеримское стекло за тысячи лет превратилось бы в бесформенную массу
— По расчетам бразильского профессора Занотто, характерное время, за которое можно наблюдать течение стекол при комнатной температуре, превышает время жизни Вселенной
— По расчетам Ивонны Стокс даже 5% увеличение толщины внизу привело бы к уменьшению высоты стекла на несколько сантиметров, что привело бы к его выпадению из рамы
[источники]
источники
http://courier.com.ru/ch/skclub.htm
https://thequestion.ru/questions/299333/pravda-li-chto-steklo-so-vremenem-deformiruetsya-i-stekaet-vniz
Tags: Вопросы, Наука
Telegram channel
Правда ли, что стекло со временем стекает вниз?
Zefirka > Наука и технологии > Правда ли, что стекло со временем стекает вниз?
Стекло – это удивительное вещество. Оно аморфное, то есть находится между жидким и твёрдым состояниями. Но может ли стекло течь как жидкость? И правда ли, что оно стекает со временем? Попробуем в этом разобраться.
Аморфность и текучесть
У стекла нет строгой кристаллической решетки, как у твёрдых соединений. Поэтому оно должно обладать текучестью.
Некоторые исследователи находят подтверждение теории в старинных витражах и стеклах зданий, построенных в СССР. В старых домах стекла часто волнообразные, а внизу они утолщены.
Считается, что это результат постепенного стекания оконного стекла вниз под влиянием температуры и тяжести.
Стекло действительно может течь под влиянием высоких температур. Однако комнатной температуры для плавления стекла недостаточно. В год степень стекания аморфного вещества высокой вязкости составляет всего 0,001%.
1.
Почему старые стекла внизу толще
У средневековых витражей, которым больше 1000 лет, процент деформации – около 1%, и он незаметен глазу. Почему же тогда они внизу толще, если стекло не течет?
В этом случае причина кроется в технологии производства старых стекол. Стеклодувы набирали на конец трубки четырехкилограммовый кусок вязкого стекла, формировали шар, а затем разравнивали.
Получался стеклянный лист ручной работы с толстыми краями. С одной стороны толщина была заметно больше, поэтому стекло вставляли в раму толстым краем вниз. Так было естественнее и устойчивее. Это породило миф о постепенном деформировании стеклянных изделий.
2.
Выдувание цветного стекла.
Опыты и эксперименты
Еще в 1923 году физик Перси Спенсер услышал теорию, что мензурки из стекла нельзя держать вертикально, так как они деформируются под тяжестью своего веса. Ученому показалась странной такая теория. Он провел эксперимент, чтобы проверить текучесть стекла.
Спенсер взял стеклянную трубку длиной 1 метр, положил ее горизонтально, а к середине привязал груз весом 885 грамм – предел прочности стекла. За 6 лет деформация составила 9 миллиметров, около 1%. Однако вес груза был предельным для стекла. Неудивительно, что трубка так сильно деформировась!
3.
В нормальных условиях для деформации стекла на 1% понадобится тысяча лет.
При комнатной температуре за несколько лет формируется всего 1 капля. С 1927 до 2014 года упало всего 9 капель вязкого пека.
Опыт вошел в книгу рекордов Гиннеса как самый длинный лабораторный эксперимент в мире.
Если бы стекло могло стекать вниз, ученые не смогли бы создавать мощные оптические телескопы, а окна древних сооружений превратились бы в бесформенные массы. Чтобы увидеть естественную текучесть стеклянного полотна, потребуется время в десятки и даже сотни тысяч лет.
Наука и технологии 22 октября, 2020 6 692 просмотра
Стекло «течет»?
Стекло «течет»?Волоконно-оптическая ассоциация — технические темы
- Стекло «течет»?
Ходили когда-нибудь слухи о том, что стекло
«переохлажденная жидкость», которая течет с течением времени? Я слышал это много лет. Это
говорят, что неровные стекла в старых окнах «перетекали»
века выглядеть неровно. Я даже слышал о волокне, которое имеет только
был сделан двадцать лет назад.
Слух появился в списке рассылки, который я отслеживаю. недавно, поэтому я попытался отследить его. Ниже представлены статьи, опровергающие это слух! По расходу стекла (ну течет, но очень медленно), стеклу в старых окнах потребуется больше времени, чем возраст Вселенная, чтобы течь так много! (И я подозреваю, что «Большой взрыв» не мало таких окон!)
- Журнал «Новости науки». Это здорово, читаемая статья, которая хорошо рассказывает историю!
- http://www.sciencenews.org/sn_arc98/5_30_98/fob3.htm
- И эта статья была размещена на SCTE Список рассылки в июне 1999 г.: .
-
Экономист — наука и техника
Стаканы без капель - ДАЖЕ такой рациональный предмет, как наука
его мифы. И нравится больше
Традиционный вид, научные мифы часто используются, чтобы проиллюстрировать
Общая истина.
Один миф, который вьется из учебника в учебник
в том, что стекло в старых окнах (особенно средневековых церковь
окна) толще внизу, чем вверху, потому что
стекло, несмотря на его кажущуюся твердость, на самом деле является жидкостью. Данный достаточно
время, следовательно, оно будет течь из верхней части оконного стекла в
дно, накапливаясь там в виде заметной выпуклости. - В заумном мире физики стекло
действительно классифицируется как жидкость
(правда, переохлажденный и потому малоподвижный). Миф о
поэтому древнее оконное стекло считалось хорошим способом добраться до
показать учащимся, что повседневное значение слова «жидкость» не равно
полностью ниспровергнут, если думать о стекле как о жидкости. - Проверяя миф, несколько
исследователи недавно сделали
попробуйте подсчитать, насколько быстро стекло течет на самом деле. К сожалению для
учебники, последняя оценка, сделанная Ивонн Стоукс из Университет
Аделаиды, и о которых будет сообщено в Proceedings of the Королевский
Общество в следующем месяце состоит в том, что для окно
панель, чтобы течь ощутимо. - Расчеты доктора Стоукса, в которых используется
уравнения гидродинамики,
также показать, что утолщение в нижней части оконного стекла не будет
привести к истончению его вершины, как можно было бы наивно ожидать. Скорее
поток стекла приведет к уменьшению общей высоты
панель. Даже 5% утолщение внизу окна метровой высоты будет
привести к усадке окна по высоте примерно на сантиметр. В
Другими словами, если бы первоначальный миф был верен, старые окна имели бы
зияющие в них дыры. - Это, однако, оставляет вопрос о
какая настоящая причина в том, что
стекло в старых окнах имеет тенденцию быть толще внизу, чем в
вершина. Возможно, это просто средневековые стекольщики предпочитали его именно таким. -
Один миф, который вьется из учебника в учебник 
К сожалению для 
Возможно, это просто средневековые стекольщики предпочитали его именно таким.Вот еще более поздние научные отчет из штата Пенсильвания о Вестминстерском аббатстве, который указывает на шкала времени будет составлять миллиарды лет.
- Фотографии старого стекла
- В октябре 2006 года мы (Д.Х.) посетили Дом Генри Уодсворта Лонгфелло в Кембридже, Массачусетс, построенный в 1740-е годы. Здесь на стекле видна типичная круглая неровность от выдутый как шар, сплющенный в диск и обрезанный по форме. Стекло даже явно толще и неровнее внизу!
- Обратите внимание на вторую панель внизу слева с круговыми вариациями толщины и неравномерными отражениями из других панелей.
- Здесь стекла довольно неровные, как показано
по искажениям.
- Теперь посмотрите, как выглядит нижняя часть панели. много искажений, но остальное довольно ясно. Вы видите, как пошли слухи о том, что стекло течет на дно стекла?
(C) 2002-2017, Волоконно-оптическая ассоциация, Инк
Более подробную информацию можно найти на
онлайн-справочное руководство FOA.
Вернуться в FOA Домашняя страница
Вернуться в FOA Tech Темы
Расчеты вязкости стекла окончательно развенчивают миф о наблюдаемом течении в средневековых окнах. так медленно. Старые окна, как объяснил мой учитель, заметно толще внизу, чем вверху.
Помню, как в детстве меня поразил этот факт — как может нечто, что кажется таким физически твердым, на самом деле быть больше похожим на жидкость? Это был важный ранний урок для пытливого ума, что некоторые вещи не всегда такие, какими кажутся.
Хотя сегодня этот урок относится к той самой легенде, которая его преподала.
Специалисты по стеклу, в том числе научный сотрудник ACerS Эдгар Занотто, ранее разбили легенду о плавном стекле.
Но недавние достижения позволили специалистам по стеклу из Corning поближе взглянуть на эту городскую легенду, рассчитав скорость течения стекла в средневековых окнах.
Команда объединила теорию стеклования и экспериментальные методы определения характеристик, которые, как сообщают ученые, дали поразительное согласие. Их результаты указывают на самое высокое прямое измерение вязкости стекла при низких температурах.
Ученые, включая членов ACerS Озгура Гулбитена и Джона Мауро, которые сейчас работают в Университете штата Пенсильвания, использовали средневековые стеклянные окна в Вестминстерском аббатстве 1268 года нашей эры в качестве основы для своих расчетов.
Их измерения показывают, что средневековое стекло имеет гораздо более низкую вязкость, чем ожидалось, при комнатной температуре — на 16 порядков меньше, чем предыдущие оценки, основанные на натриево-известковом силикатном стекле.
Однако, несмотря на низкие значения, вязкость стекла по-прежнему «слишком высока, чтобы наблюдать измеримый вязкий поток в масштабе человеческого времени», пишут авторы в статье, описывающей их результаты, опубликованной в Журнал Американского керамического общества .
Новые расчеты показывают, что средневековые стеклянные окна, подобные этим в Сент-Шапель в Париже, Франция, не утолщаются внизу из-за течения стекла. Кредит: Джон Мауро
Насколько медленно это слишком медленно?
Расчеты команды показывают, что максимальное течение средневекового стекла составляет ~1 нм в течение одного миллиарда лет .
Это всего лишь 0,000000001 нм в год, что, хотя теоретически измеримо, практически невозможно достичь.
«Этот результат подтверждает, что давний миф о течении стекол при комнатной температуре так и остался мифом», — заключают авторы в статье.
Хотя результаты основаны на расчетах и экспериментах для этих конкретных окон Вестминстерского аббатства, результаты выходят за рамки этих примеров.
«Скорость потока зависит от конкретной кривой вязкости, которая типична для составов средневекового соборного стекла», — объясняет Мауро в электронном письме. Эти композиции обычно включали более высокие уровни K 2 O и концентрации MgO и более низкие концентрации SiO 2 и Na 2 O, чем в современных оконных стеклах. Но «состав стекла пришлось бы менять довольно кардинально, чтобы получить качественно иной результат».
Другими словами, несмотря на то, что разные составы стекла будут иметь разную скорость потока, скорость все равно будет слишком низкой, чтобы учесть какие-либо измеримые изменения. Итак, мой учитель и многие другие были совершенно неправы, утверждая, что эти старые стеклянные окна медленно просачиваются на землю.
Однако мой учитель не ошибся в том, что многие старые стеклянные окна на самом деле значительно толще в нижней части, но эта разница может быть связана с производственными несоответствиями.
Средневековые окна обычно изготавливались с использованием процесса коронки, при котором стекло выдувалось в полый шар, сплющивалось и формировалось в виде плоского диска.