?

Log in

No account? Create an account

masterok


Мастерок.жж.рф

Хочу все знать


Previous Entry Share Next Entry
Текут ли оконные стекла ?
masterok


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. Соучека, и, в частности, говорилось:
"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. То есть стекло при комнатной температуре является фактически твердым телом. Если, исходя из вязкости стекла при комнатной температуре, вычислить возможную его деформацию при максимальной нагрузке, которую выдерживает стекло, то получится, что за год деформация не превысит 0,001%. Предположим, средневековому витражу 1000 лет, тогда его деформация составит намного меньше 1% (нагрузка на него далека от максимальной). На глаз такие ничтожные деформации, конечно, заметить невозможно.

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. Под тяжестью груза стержень сразу прогнулся на 28 мм. Груз висел семь лет. После окончания опыта деформация стержня составила 1 мм. Результаты эксперимента Рэлей изложил в статье 'Могут ли стеклянные трубки и стержни изгибаться под действием собственного веса?'. Она была опубликована в журнале 'Nature' в 1930 году.





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. Такое положение трубок можно принять за результат течения стекла под действием тяжести. Так и пошел гулять по свету (и даже вошел в некоторые учебники) миф о самоизгибании трубок.

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. Спустя столетия, когда старинная технология изготовления оконного стекла была давно забыта, появился миф о том, что утолщение внизу стекла - результат его отекания 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
- Подводя итог, можно сделать вывод что оконные стекла не текут при комнатной температуре, по крайней мере за обозримый промежуток времени.

[источники]
источники
http://courier.com.ru/ch/skclub.htm
https://thequestion.ru/questions/299333/pravda-li-chto-steklo-so-vremenem-deformiruetsya-i-stekaet-vniz



Subscribe to  masterok

Posts from This Journal by “Вопрос” Tag

  • Ой, а зачем это?

    Что тут происходит? Нет, конечно понятно, что это хлопковые поля и загорелся хлопок. Рядом даже видна уже куча паленого хлопка. Но как так?…

  • В чем разница между тайфуном и ураганом?

    Ураган — это ветер, скорость которого превышает 120 км/ч (33 м/с). Если же она достигает 180 км/ч (50 м/с), ураган считается очень сильным. В…

  • Какой формы на самом деле капли дождя?

    Наверное все привыкли представлять себе каплю дождя вот так. На самом деле это конечно символическое представление капли, так же как символ…


promo masterok january 2, 12:00 46
Buy for 300 tokens
Вот так выглядит ушедший от нас 2017 год. А вот кстати, начало 2018 года показывает еще больший трафик, чем декабрь 2017: И вот один из дней - рекордсменов за всю историю журнала тоже уже в 2018 году: Красная цифра - это общее количество уникальных посетителей попавших в блог. В…

  • 1
не ну в старых домах(отнюдь не средневековых) действительно наблюдается эффект когда стекло внизу толще

В принципе, в стекле скорее начнется переход из аморфного состояния в кристаллическое, что приведет к разрушению изделия из стекла, минимум, появлению трещин.

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 --- выпадет?? каким образом? стекло в раме крепится только по верху?

Ну это он образно сказал)

Нет в мире аморфных веществ. Даже вода в жидком виде создаёт кристаллические структуры. Всё, что мы называем аморфным имеет кристаллические структуры, которые мы пока не можем осознать кристаллами.

Даже газы кристаллические! Продолжайте радовать нас.

Я неудачно выразился: все твёрдые вещества и некоторые жидкости - кристаллические.

Немедленно пишите в Шведскую академию.

Когда-то "учёные" верили во флогистон. А сейчас верят в "аморфные" вещества.

А люди были так близки к научному открытию...

Читала я этот номер. И ведь так и запомнилось)

ну вот. И многим так :-)

Поправьте степени в тексте: «...при комнатной температуре его вязкость в 1020 раз превышает вязкость глицерина и в 1013 раз - вязкость смолы».
Должно быть: «...при комнатной температуре его вязкость в 1020 раз превышает вязкость глицерина и в 1013 раз - вязкость смолы.

Уличное стекло в аптеке, высотой около 2,5 м. в нижней части значительно толще. Аптека постройки года 1965. Стекло разбито в 2014г. Рама металлическая, достаточно широкая см 5-7, с боков так же, что при уменьшении высоты не позволило бы выпасть. Возможно изготовлено так было, но увидев тогда это стекло, другой мысли, что от собственной тяжести стекло стекло))), никому не пришло.

Ау!!! Есть специалисты! Как это понимать::"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."
Как это "прежнюю форму"?

Ещё проще пример: лампочка накаливания. Температуры приличные, а стекло не капает.

  • 1