سائل لزج

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

في فيزياء المادة المكثفة والكيمياء الفيزيائية ، غالبًا ما تُستخدم مصطلحات السائل اللزج والسائل فائق التبريد والسائل المُشكِّل للزجاج بشكل متبادل للإشارة إلى السوائل التي تكون في نفس الوقت شديدة اللزوجة (انظر لزوجة المواد غير المتبلورة )، ويمكن تبريدها بشكل فائق أو أنها كذلك بالفعل، وقادرة على تشكيل الزجاج .

نقاط العمل في معالجة الزجاج

تتم عملية نفخ الزجاج عند نقطة التشغيل تقريبًا .

تعتمد الخصائص الميكانيكية للسوائل المُشكِّلة للزجاج بشكل أساسي على اللزوجة. لذلك، تُحدَّد نقاط التشغيل التالية بدلالة اللزوجة. وتُشير درجة الحرارة إلى زجاج الصودا والجير الصناعي : [ 1 ]

تعييناللزوجة (باسكال.ثانية)درجة الحرارة ( ° مئوية ، في زجاج الصودا والجير) 
نقطة الانصهار [ 2 ]10 11300
نقطة عمل10 3950-1000
نقطة الغرق10 3.22
نقطة التدفق10 4حوالي 900
نقطة التليين (ليتلتون) [ 3 ]10 6.6600
نقطة التليين (قياس التمدد)~10 10.3أكثر من 500
نقطة التلدينحوالي 10 12<~500
نقطة تحول10 12 ..10 12.6<~500
نقطة الإجهاد~10 13.5<~500

تصنيف هش-قوي

في تصنيف شائع، يُنسب إلى الكيميائي أوستن أنجيل ، يُطلق على السائل المُشكِّل للزجاج اسم "قوي" إذا كانت لزوجته تُقارب قانون أرهينيوس (حيث يكون لوغاريتم اللزوجة خطيًا في مقلوب درجة الحرارة ). أما في الحالة المعاكسة، أي عندما يكون سلوك السائل غير متوافق مع قانون أرهينيوس بشكل واضح، فيُطلق عليه اسم " هش ". لا يرتبط هذا التصنيف بشكل مباشر بالاستخدام الشائع لكلمة "هشاشة" بمعنى "التقصف " . يتميز التدفق اللزج في المواد غير المتبلورة بانحرافات عن سلوك أرهينيوس: إذ تتغير طاقة تنشيط اللزوجة Q من قيمة عالية Q<sub> H</sub> عند درجات الحرارة المنخفضة (في الحالة الزجاجية) إلى قيمة منخفضة Q<sub> L</sub> عند درجات الحرارة المرتفعة (في الحالة السائلة). تُصنَّف المواد غير المتبلورة وفقًا لانحراف لزوجتها عن سلوك أرهينيوس إما "قوية" عندما يكون الفرق بين Q <sub>H</sub> و Q<sub> L</sub> أقل من Q <sub> L </sub>، أو "هشة" عندما يكون الفرق بين Q<sub>H</sub> و Q<sub>L</sub> أكبر من أو يساوي Q <sub> L </sub> . تُوصَف هشاشة المواد غير المتبلورة عدديًا بنسبة دوريموس للهشاشة R <sub>D</sub> = Q<sub> H</sub> / Q<sub> L</sub> . المصهورات القوية هي تلك التي تكون فيها (R <sub>D </sub> - 1) < 1، بينما المصهورات الهشة هي تلك التي تكون فيها (R <sub>D </sub> - 1) ≥ 1. ترتبط الهشاشة بعمليات كسر الروابط في المادة الناتجة عن التقلبات الحرارية. يُعدِّل كسر الروابط خصائص المادة غير المتبلورة، فكلما زاد تركيز الروابط المكسورة، والتي تُسمى بالكونفيغورونات، انخفضت اللزوجة. المواد ذات المحتوى الحراري الأعلى لتكوين الكونفيغورونات مقارنةً بمحتوى حركتها الحراري لها نسبة دوريموس للهشاشة أعلى، وعلى العكس، المصهورات ذات المحتوى الحراري الأقل نسبيًا لتكوين الكونفيغورونات تكون أقل هشاشة. [ 4 ] في الآونة الأخيرة، رُبطت الهشاشة كميًا بتفاصيل الجهد بين الذرات أو بين الجزيئات، وقد تبيّن أن الجهود بين الذرات الأكثر حدة تؤدي إلى سوائل أكثر هشاشة. [ 5 ]

نظرية اقتران الأنماط

تُعالج الديناميكيات المجهرية عند اللزوجة المنخفضة إلى المتوسطة من خلال نظرية اقتران الأنماط ، التي طورها فولفغانغ غوتزه وزملاؤه منذ ثمانينيات القرن الماضي. تصف هذه النظرية تباطؤ الاسترخاء الهيكلي عند التبريد نحو درجة حرارة حرجة Tc، والتي تقع عادةً بنسبة 20% فوق Tg.

ملاحظات ومصادر

الكتب الدراسية

  • غوتزه، دبليو (2009): الديناميكيات المعقدة للسوائل المُشكِّلة للزجاج. نظرية اقتران الأنماط. أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد.
  • زارزيكي، جي (1982): Les Verres et l'état vitreux. باريس: ماسون. متوفر أيضًا بالترجمات الإنجليزية.

مراجع

  1. ^ زارزيكي (1982)، ص.219،222
  2. ↑ هذه ليست درجة انصهار الطور البلوري المتزامن. تُسمى درجة الانصهار هذه درجة حرارة السيولة ؛ وهي تتراوح بين 1000 و1040 درجة مئوية في زجاج الصودا والجير.
  3. ↑ JT Littleton, J. Am. Ceram. Soc., 18, 239 (1935).
  4. ↑ MI Ojovan, WE Lee. هشاشة مصهورات الأكاسيد كمعامل ديناميكي حراري. فيزياء وكيمياء الزجاج، 46، 7-11 (2005).
  5. ↑ كراوسر، ج.؛ سامور، ك.؛ زاكون، أ. (2015). "تتحكم ليونة التنافر بين الذرات بشكل مباشر في هشاشة المصهورات المعدنية فائقة التبريد" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 112 (45): 13762-13767 . doi : 10.1073/pnas.1503741112 . PMC 4653154. PMID 26504208 .