Este sticla un lichid sau un solid?

Una dintre cele mai persistente întrebări de fizică populare și asociate legendelor urbane este dacă sticla este lichidă sau solidă. Răspunsul de ordinul întâi este că este solid și nu curge, chiar și de-a lungul secolelor. Ideea că sticla este un lichid provine din două surse: că ferestrele vechi ale bisericii sunt mai groase în partea de jos decât în ​​partea de sus și o lectură eronată a unei cărți de fizică veche a fizicianului german Gustav Tammann (1861-1938), care s-a referit la aceasta ca un „lichid suprarăcit înghețat”. Mitul omite partea „înghețată”.

Ceva mai subtil, sticla este un solid neconvențional, cunoscut sub numele de solid amorf. Pentru majoritatea substanțelor lichide, răcirea are ca rezultat cristalizarea și o tranziție de ordinul întâi la starea solidă. Pentru solidele amorfe, în loc să cristalizeze și să sufere o tranziție de ordinul întâi, vâscozitatea continuă să crească și nu are loc nicio cristalizare. Acesta este o parte din motivul pentru care este transparent – materialele cu aranjamente atomice neregulate transmit mai bine lumina. Deși există o tranziție de ordinul doi în care proprietățile materiale ale sticlei se schimbă atunci când se solidifică, aceasta nu este la fel de substanțială ca tranziția de ordinul întâi găsită printre majoritatea celorlalți compuși.

Sticla poate avea o serie de proprietăți diferite ale materialelor, în funcție de cât de repede este răcită și de prezența sau absența urmelor de impurități, care pot furniza nuclee în jurul cărora are loc cristalizarea. Acest lucru este diferit de solidele clasice, care au aceleași proprietăți de bază ale materialului, indiferent de ce. Sticla este uneori definită ca un sistem care nu se află într-un punct de echilibru – din punct de vedere tehnic, se poate cristaliza în orice moment, iar acest lucru se întâmplă uneori în materiale cu impurități. Doar un solid cristalin este considerat a fi la echilibru.

Practic, argumentul la care se rezumă este că „solid” și „lichid” sunt doar etichete idealiste pe care oamenii le aplică diferitelor substanțe fizice, chiar dacă există un continuum de posibile aranjamente atomice cu proprietăți care se amestecă între cele două. De exemplu, un fluid non-newtonian pare un lichid, dar sub aplicarea bruscă a presiunii, devine ca un solid. În mod fundamental, pentru a înțelege lumea cu adevărat, oamenii trebuie să se familiarizeze cu numeroasele stări posibile ale materiei dincolo de aproximarea simplistă de ordinul întâi a „solid”, „lichid” și „gaz”.