Виды и свойства стекла
Стекло — это неорганическая смесь, расплавленная при высокой температуре, которая затвердевает при охлаждении, но не кристаллизуется.
Виды стекла
Кварцевое стекло
Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты. Кварцевое стекло состоит из диоксида кремния SiO₂ и является самым термостойким стеклом: коэффициент его линейного расширения в пределах 0 — 1000 °С составляет всего 6×10⁻⁷. Поэтому раскаленное кварцевое стекло, опущенное в холодную воду, не растрескивается.
Температура размягчения кварцевого стекла, при которой достигается динамическая вязкость 10⁷ Пуаз (10 Пахс) равна 1250 °С. При отсутствии значительных перепадов давления кварцевые изделия можно применять до этой температуры. Полное же плавление кварцевого стекла, когда из него можно изготавливать изделия, наступает при 1500-1600 °С.
Известно два сорта кварцевого стекла: прозрачный кварц и молочно-матовый. Мутность последнего вызвана обилием мельчайших пузырьков воздуха, которые при плавке стекла не могут быть удалены из-за высокой вязкости расплава. Изделия из мутного кварцевого стекла обладают почти такими же свойствами, как и изделия из прозрачного кварца, за исключением оптических свойств и большей газовой проницаемости.
Поверхность кварцевого стекла обладает незначительной адсорбционной способностью к различным газам и влаге, но имеет наибольшую газопроницаемость среди всех стекол при повышенной температуре. Например, через кварцевую трубку со стенками толщиной в 1 мм и поверхностью 100 см² при 750 °С за один час проникает 0,1 см³ Н₂, если перепад давлений составляет 1 атм (0,1 МПа).
Кварцевое стекло следует тщательно предохранять от всяких загрязнений, даже таких как жирные следы от рук. Перед нагреванием кварцевого стекла имеющиеся на нем непрозрачные пятна снимают при помощи разбавленной фтороводородной кислоты, а жировые — этанолом или ацетоном.
Кварцевое стекло устойчиво в среде всех кислот, кроме HF и Н₃РO₄. На него не действуют до 1200 °С С1₂ и НСl, до 250 °С сухой F₂. Нейтральные водные растворы NaF и SiF₄ разрушают кварцевое стекло при нагревании. Оно совершенно непригодно для работ с водными растворами и расплавами гидроксидов щелочных металлов.
Кварцевое стекло при высокой температуре сохраняет свои электроизоляционные свойства. Его удельное электрическое сопротивление при 1000 °С равно 10⁶ Ом×см.
Обычное стекло
К обычным стеклам относятся известково-натриевое, известково-калиевое, известково-натриево-калиевое.
Известково-натриевое (содовое), или натрий-кальций-магний-силикатное, стекло применяют для выработки оконных стекол, стеклотары, столовой посуды.
Известково-калиевое (поташное), или калий-кальций-магний-силикатное, стекло обладает более высокой термостойкостью, повышенным блеском и прозрачностью; используется для выработки высококачественной посуды.
Известково-натриево-калиевое (содово-поташное), или натрий-калий-кальций-магний-силикатное, стекло имеет повышенную химическую стойкость, благодаря смешению окислов натрия и калия; наиболее распространено в производстве посуды.
Боросиликатное стекло
Стекла с высоким содержанием SiO₂, низким — щелочного металла и значительным — оксида бора B₂O3 называются боросиликатными. Борный ангидрид действует как флюс для кремнезема, так что содержание щелочного металла в шихте может быть резко уменьшено без чрезмерного повышения температуры расплавления. В 1915 году фирма Corning Glass Works начала производить первые боросиликатные стекла под торговым названием Pyrex. Стекло марки Pyrex является боросиликатным стеклом с содержанием не менее 80% SiO₂, 12-13% В₂O₃, 3-4% Na₂О и 1-2% Аl₂О₃. Оно известно под разными названиями: Corning (США), Duran 50, Йенское стекло G₂0 (Германия), Гизиль, Монекс (Англия), ТС (Россия), Совирель (Франция), Simax (Чехия).
В зависимости от конкретного состава стойкость к термоудару таких стекол в 2-5 раз выше, чем у известковых или свинцовых; они обычно намного превосходят другие стекла по химической стойкости и имеют свойства, полезные для применения в электротехнике.
Температура размягчения стекла «пирекс» до динамической вязкости в 10¹¹ пуаз (10¹⁰ Пас) составляет 580-590 °С. Тем не менее стекло пригодно для работ при температурах до 800 °С, но без избыточного давления. При использовании вакуума температуру изделий из стекла «пирекс» не следует поднимать выше 650 °С. В отличие от кварцевого стекло «пирекс» до 600 °С практически непроницаемо для Н₂, Не, O₂ и N₂. Фтороводородная и нагретая фосфорная кислоты, так же как и водные растворы (даже 5%-ные) КОН и NaOH, а тем более их расплавы, разрушают стекло «пирекс».
Боросиликатное стекло 3.3 — силикатное стекло с добавлением оксида бора (B₂O₃) в количестве 13%. Температура плавления 825 °С. Плотность такого стекла составляет 2,23 г/см³. Температура размягчения стекла составляет 525 °С. Данный вид стекла обладает высокой устойчивостью к экстремальным температурам, а также к механическим и химическим воздействиям.
Боросиликатное стекло 5.0 — силикатное стекло с добавлением оксида бора (B₂O₃) в количестве 11%. Температура плавления 789 °С. Плотность такого стекла составляет 2,34 г/см³. Температура размягчения стекла составляет 569 °С. Данный вид стекла обладает высокой устойчивостью к экстремальным температурам, а также к механическим и химическим воздействиям.
Боросиликатное стекло 7.0 — силикатное стекло с добавлением оксида бора (B₂O₃) в количестве 6.57%. Температура плавления 750 °С. Плотность такого стекла составляет 2,46 г/см³. Температура размягчения стекла составляет 550 °С. Данный вид стекла обладает высокой устойчивостью к экстремальным температурам, а также к механическим и химическим воздействиям.
Хрустальное стекло
Хрустальные стекла (хрусталь) — высокосортные стекла, обладающие особым блеском и способностью сильно преломлять свет. Различают свинцовосодержащие и бессвинцовые хрустальные стекла.
Свинцовосодержащие хрустальные стекла — свинцово-калиевые стекла, вырабатывают с добавлением окислов свинца, бора и цинка. Характеризуются повышенным весом, красивой игрой света, мелодичным звуком при ударе; применяют для производства высококачественной посуды и декоративных изделий. Наибольшее применение имеет хрусталь с содержанием от 18 до 24% окислов свинца и 14—16,5% окиси калия (легкий).
К бессвинцовым хрустальным стеклам относятся баритовое, лантановое и др.
Баритовое стекло содержит повышенное количество окиси бария. Обладает лучшим блеском, более высокой светопреломляемостью и удельным весом по сравнению с обычными стеклами, применяют как оптическое и специальное стекло.
Лантановое стекло содержит окись лантана La₂О₃ и лантаниды (соединения лантана с алюминием, медью и др.). La₂О₃ повышает светопреломление. Отличается высоким качеством; применяется как оптическое.
Свойства стекла
Плотность стекла зависит от его химического состава. Плотность — отношение массы стекла при данной температуре к его объему, зависит от состава стекла (чем больше содержание тяжелых металлов, тем стекло плотнее), от характера термической обработки и колеблется в пределах от 2 до 6 (г/см³). Плотность — постоянная величина, зная ее, можно судить о составе стекла. Наименьшей плотностью обладает кварцевое стекло — от 2 до 2,1 (г/см³), боросиликатное стекло имеет плотность 2,23 г/см³, наибольшей — оптические стекла с высоким содержанием окислов свинца — до 6 (г/см³). Плотность известково-натриевого стекла составляет около 2,5 г/см³, хрустального — 3 (г/см³) и выше. Табличным значением плотности стекла является диапазон от 2,4 до 2,8 г/см³.
Прочность. Прочностью называется способность материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних нагрузок. Прочность характеризуется пределом прочности. Предел прочности на сжатие для различных видов стекла колеблется от 50 до 200 кгс/мм². На прочность стекла оказывает влияние его химический состав. Так, окислы СаО и B₂O₃ значительно повышают прочность, РbО и Al₂O₃ в меньшей степени, MgO, ZnO и Fe₂O₃ почти не изменяют ее. Из механических свойств стекол прочность на растяжение является одним из важнейших. Объясняется это тем, что стекло работает на растяжение хуже, чем на сжатие. Обычно прочность стекла на растяжение составляет 3,5—10 кгс/мм², т. е. в 15—20 раз меньше, чем на сжатие. Химический состав влияет на прочность стекла при растяжении примерно так же, как и на прочность при сжатии.
Твердость стекла, как и многие другие свойства, зависит от примесей. По шкале Мооса она составляет 6-7 ед, что находится между твёрдостью апатита и кварца. Твердость различных видов стекла зависит от его химического состава. Наибольшую твердость имеет стекло с повышенным содержанием кремнезема — кварцевое и боросиликатное. Увеличение содержания щелочных окислов и окислов свинца снижает твердость; наименьшей твердостью обладает свинцовый хрусталь.
Хрупкость — свойство стекла разрушаться под действием ударной нагрузки без пластической деформации. Сопротивление стекла удару зависит не только от его толщины, но и от формы изделия, наименее устойчивы к удару изделия плоской формы. Для повышения прочности к удару в состав стекла вводят окислы магния, алюминия и борный ангидрид. Неоднородность стекломассы, наличие дефектов (камней, кристаллизации и других) резко повышают хрупкость. Сопротивление стекла удару увеличивается при его отжиге. В области относительно низких температур (ниже температуры плавления) стекло разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации и, таким образом, относится к идеально хрупким материалам (наряду с алмазом и кварцем). Данное свойство может быть отражено удельной ударной вязкостью. Как и в предыдущих случаях, изменение химического состава позволяет регулировать и это свойство: например, введение брома повышает прочность на удар почти вдвое. Для силикатных стекол ударная вязкость составляет от 1,5 до 2 кН/м, что в 100 раз уступает железу. На хрупкость, стекол влияют однородность, конфигурация и толщина изделий: чем меньше посторонних включений в стекле, чем более оно однородно, тем выше его хрупкость. Хрупкость стекол практически не зависит от состава. При увеличении в составе стекол B₂O₃, SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, MgO хрупкость незначительно понижается.
Прозрачность – одно из важнейших оптических свойств стекла. Определяется отношением количества прошедших через стекло лучей ко всему световому потоку. Зависит от состава стекла, обработки его поверхности, толщины и других показателей. При наличии примесей окиси железа прозрачность уменьшается.
Термостойкость стекла характеризуется его способностью выдерживать, не разрушаясь, резкие изменения температуры и является важным показателем качества стекла. Зависит от теплопроводности, коэффициента термического расширения и толщины стекла, формы и размеров изделия, обработки поверхности, состава стекла, дефектов. Термостойкость тем выше, чем выше теплопроводность и ниже коэффициент термического расширения и теплоемкость стекла. Толстостенное стекло менее термостойко, чем тонкое. Наиболее термостойко стекло с повышенным содержанием кремнезема, титана и бора. Низкую термостойкость имеет стекло с высоким содержанием окислов натрия, кальция и свинца. Хрусталь менее термостоек, чем обычное стекло. Термостойкость обыкновенного стекла колеблется в пределах 90—250 °С, а кварцевого: 800—1000 °С. Отжиг в специальных печах повышает термостойкость в 2,5—3 раза.
Теплопроводность — это способность материала, в данном случае стекла, проводить тепло без перемещения вещества этого материала. У стекла коэффициент теплопроводности равен 1-1,15 Вт/мК.
Тепловое расширение — это увеличение линейных размеров тела при его нагревании. Коэффициент линейного теплового расширения стекол колеблется от 5·10⁻⁷ до 200·10⁻⁷. Самый низкий коэффициент линейного расширения имеет кварцевое стекло — 5,8·10⁻⁷. Величина коэффициента термического расширения стекла в значительной степени зависит от его химического состава. Наиболее сильно на термическое расширение стекол влияют щелочные окислы: чем больше содержание их в стекле, тем больше коэффициент термического расширения. Тугоплавкие окислы типа SiO₂, Al₂O₃, MgO, а также B₂O₃, как правило, понижают коэффициент термического расширения.
Упругость — способность тела возвращаться к своей первоначальной форме после устранения усилий, вызвавших деформацию тела.
Упругость характеризуется модулем упругости. Модуль упругости — величина, равная отношению напряжения к вызванной им упругой относительной деформации. Различают модуль упругости при осевом растяжении — сжатии (модуль Юнга, или модуль нормальной упругости) и модуль сдвига, характеризующий сопротивление тела сдвигу или сколу и равный отношению касательного напряжения к углу сдвига.
В зависимости от химического состава модуль нормальной упругости стекол колеблется в пределах 4,8×10⁴. 8,3×10⁴, модуль сдвига — 2×10⁴— 4,5×10⁴ МПа. У кварцевого стекла модуль упругости составляет 71,4×10³ Мпа. Модули упругости и сдвига несколько повышаются при замене SiO₂ на СаО, B₂O₃, Al₂O₃, MgO, ВаО, ZnO, PbO.
Свойства стекла производства Corning
| Код стекла | 0080 | 7740 | 7800 | 7913 | 0211 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Тип | Силикатное | Боро-силикатное | Боро-силикатное | 96% Силиката | Цинково-титановое | |
| Цвет | Прозрачное | Прозрачное | Прозрачное | Прозрачное | Прозрачное | |
| Термическое расширение (умножать на 10-7 см/см/°С) | 0-300 °С | 93,5 | 32,5 | 55 | 7,5 | 73,8 |
| 25 °С, до темп. застывания | 105 | 35 | 53 | 5,52 | — | |
| Верхний предел рабочей темп. для отожженого стекла (для механических свойств) | Норм. эксплуатация, °С | 110 | 230 | 200 | 900 | — |
| Экстрем. эксплуатация, °С | 460 | 490 | 460 | 1200 | — | |
| Верхний предел рабочей темп. для закаленного стекла (для механических свойств) | Норм. эксплуатация, °С | 220 | 260 | — | — | — |
| Экстрем. эксплуатация, °С | 250 | 290 | — | — | — | |
| 6,4 мм толщиной, °С | 50 | 130 | — | — | — | |
| 12,7 мм толщиной, °С | 35 | 90 | — | — | — | |
| Термостойкость, °С | 16 | 54 | 33 | 220 | — | |
| Плотность, г/см³ | 2,47 | 2,23 | 2,34 | 2,18 | 2,57 | |
| Коэффициент оптической чувствительности по напряжениям, (нм/см)/(кг/мм²) | 277 | 394 | 319 | — | 361 |
Обзор физических и химических свойств стекол Duran, DWK
| Свойства | Коэффициент линейного расширения α (20 °C — 300 °C) × 10⁻⁶ |
Точка деформации, °С |
Плотность, г/см³ | Гидролитическая стойкость DIN ISO 719 IN |
Устойчивость к кислотам DIN 12 116 |
Устойчивость к щелочам ISO 695 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Тип стекла | ||||||
| Duran | 3,3 | 525 | 2,23 | Не изменяемые водой | Стойкое к действию кислот | Умеренно растворимое в щелочах |
| Fiorax | 4,9 | 565 | 2,34 | Не изменяемые водой | Стойкое к действию кислот | Умеренно растворимое в щелочах |
| Натриево-кальциево- силикатное стекло |
9,1 | 525 | 2,5 | Тугоплавкое для приборов | Стойкое к действию кислот | Умеренно растворимое в щелочах |
| SWB | 6,5 | 555 | 2,45 | Не изменяемое водой | Стойкое к действию кислот | Слаборастворимое в щелочах |
Обзор физических свойств стекол Kimble, DWK
| Виды стекла | 33 Боросиликатное стекло | 51 Боросиликатное стекло |
|---|---|---|
| Свойства | ||
| Точка деформации, °C | 513 | 530 |
| Температура отжига, °C | 565 | 570 |
| Линейный коэффициент расширения α (0 — 300 °C)×10⁻⁷ |
32 | 55 |
| Плотность, г/см³ | 2,22 | 2,33 |
| Пропускание видимого света, толщина 2 мм |
92% | 91% |
Обзор физических и химических свойств стекол Wheaton, DWK
| Виды стекла | Борсиликатные стекла | Натриево-кальциево- силикатные стекла |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 180 | 200 | 300 | 320 | 400 | 500 | 800 | 900 | |
| Свойства | ||||||||
| Точка деформации, °C | 510 | 505 | 525 | 510 | 530 | 515 | 510 | 496 |
| Температура отжига, °C | 560 | 560 | 570 | 560 | 570 | 550 | 548 | 536 |
| Линейный коэффициент расширения α (0 — 300 °C)×10⁻⁷ |
33 | 33 | 55 | 54 | 60 | 61 | 88 | 91 |
| Плотность, г/см³ | 2,23 | 2,23 | 2,33 | 2,39 | 2,41 | 2,42 | 2,48 | 2,50 |
| Устойчивость к кислотам | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Умеренно растворимое в кислотах | Умеренно растворимое в кислотах |
| Устойчивость к щелочам | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Сильно растворимое в щелочах | Сильно растворимое в щелочах |
Еще одно объяснение эффекта Мпембы (это про почему кипяток замерзает быстрее холодной воды)
Краткое содержание: из-за наличия водородных связей в молекулах воды происходит изменение конфигурации ковалентных связей О-Н, с запасанием в них дополнительной энергии, выделяющейся при охлаждении и работающей как дополнительный подогрев, мешающий замерзанию. В горячей воде водородные связи растянуты, ковалентные не напряжены, запас энергии мал- остывание и замерзание идет быстрее. Существует некоторое характерное время tau, необходимое на формирование водородных связей, если процесс охлаждения будет идти медленно- то эффект Мпембы исчезнет. Если процесс охлаждения идет относительно быстро (до десятков минут)- то эффект выражен. Вероятно, должна быть и какая-то критическая температура, начиная с которой эффект появляется, но в статье это не отражено.
На КДПВ приведено изображение из оригинальной статьи, глядя на которое читатель должен со всей ясностью увидеть, что в ковалентных связях запасается энергия, которая затем может выделяться в виде дополнительного тепла, мешая остывать холодной воде.
История вопроса
Аристотель первым отметил, что горячая вода замерзает быстрее холодной, но химики всегда отказывались объяснять этот парадокс. До сегодняшнего дня.
Вода одно из самых обычных веществ на Земле, но в тоже время одно из самых загадочных. Например, как и у большинства жидкостей, ее плотность растет при охлаждении. Однако, в отличие от остальных, ее плотность достигает максимума при температуре 4С, а затем начинает уменьшаться вплоть до температуры кристаллизации.
В твердой фазе вода имеет несколько меньшую плотность, из-за чего лед плавает на поверхности воды. Это одна из причин существования жизни на Земле — если бы лед был плотнее воды, то при замерзании он опускался бы на дно озер и океанов, что сделало бы невозможным многие типы химических процессов, которые делают жизнь возможной.
Итак, существует странный эффект Мпембы, названный в честь танзанийского студента, который обнаружил, что горячая смесь для мороженого замерзает быстрее, чем холодная в морозилке школьной кухни где-то в начале 1960-х. (На самом деле этот эффект отмечался множеством исследователей в истории, начиная с Аристотеля, Фрэнсиса Бэкона и Рене Декарта).
Эффект Мпембы заключается том, что горячая вода замерзает быстрее холодной. Этот эффект измерялся во множестве случаев с различными объяснениями, изложенными далее. Одна из идей заключается в том, что горячие сосуды имеют лучший тепловой контакт с морозильной камерой и отводят тепло более эффективно. Другая- в том, что теплая вода испаряется быстрее, а так как этот процесс- эндотермический (идет с поглощением теплоты)- то он ускоряет замерзание.
Ни одно из этих объяснений не выглядит правдоподобным, поэтому реальное объяснение до сих пор отсутствовало.
Новое объяснение эффекта (теперь-то уж точно правильное)
Сегодня Зи Чанг из Наньянгского технологического университета Сингапура и несколько его коллег предоставили таковое. Эти ребята утверждают, что эффект Мпембы является результатом уникальных свойств различных типов связи, удерживающих молекулы воды вместе.
Так что же такого в этих связях? Каждая молекула воды состоит из сравнительно большого атома кислорода, соединенного с двумя маленькими атомами водорода обычной ковалентной связью. Но если поместить рядом несколько молекулы воды, то водородные связи тоже начнут играть важную роль. Это происходит из-за того, что атомы водорода одной молекулы располагаются вблизи кислорода другой молекулы, и взаимодействуют с ним. Водородные связи намного слабее ковалентных (прим. пер. ~ в 10 раз), но сильнее чем Ван-дер-Ваальсовы силы, которые использует геккон для прилипания к вертикальным стенам.
Химики давно знают о важности этих связей. Например, точка кипения воды намного выше, чем у других жидкостей с похожими молекулами, из-за того, что водородные связи удерживают молекулы вместе.
Но в последние годы химики все более интересуются другими ролями, которые могут играть водородные связи. Например, молекулы воды в тонких капиллярах формируют длинные цепочки, удерживаемые водородными связями. Это очень важно для растений, у которых испарение воды через мембраны листьев эффективно протаскивает цепь молекул воды от корней вверх.
Теперь Зи с соавторами утверждают, что водородные связи так же объясняют эффект Мпембы. Их ключевая идея состоит в том, что водородные связи приводят к более плотному контакту молекул воды, и когда это происходит, естественное отталкивание между молекулами приводит к сжатию ковалентных связей и накоплению энергии в них.
Однако, когда жидкость нагревается, расстояние между молекулами увеличивается, а водородные связи растягиваются. Это также позволяет увеличить длину ковалентных связей и таким образом- отдать обратно энергию, накопленную в них. Важным элементом теории является тот факт, что процесс, при котором ковалентные связи отдают накопленную в них энергию- эквивалентен охлаждению!
В действительности- этот эффект усиливает обычный процесс охлаждения. Таким образом, горячая вода должна охлаждаться быстрее холодной, рассуждают авторы. И это именно то, что мы наблюдаем в эффекте Мпембы.
Почему новое объяснение лучше предыдущих?
Эти ребята рассчитали величину дополнительного охлаждения, и показали, что она в точности соответствует наблюдаемой разнице в экспериментах по измерению разности скоростей охлаждения горячей и холодной воды. Вуаля! Это интересный взгляд на сложные и загадочные свойства воды, которые все еще заставляют химиков не спать по ночам. Несмотря на то, что идея Зи и соавторов убедительна, она может оказаться очередной ошибкой теоретиков, которую другие физики должны будут опровергнуть. Это оттого, что теории не хватает прогностической силы (по крайней мере- в оригинальной статье).
Зи и соавторам необходимо воспользоваться своей теорией для предсказания новых свойств воды, которые не выводятся из обычных рассуждений. Например, если ковалентные связи укорачиваются- это должно приводить к возникновению каких-то новых измеряемых свойств воды, которые не должны были бы проявляться в противном случае. Открытие и измерение таких свойств было бы последней вишенкой на торте, которой не хватает теории в ее текущем виде.
Итак, несмотря на то, что парни, возможно, неплохо объяснили эффект Мпембы, им необходимо чуток поднапрячься, чтобы убедить в этом остальных.
Как бы то ни было, теория у них интересная.
P.S. в 2016 один из соавторов — Чанг Солнце (Chang Q. Sun) совместно с Йи Солнцем (Yi Sun) опубликовали более полное изложение предложенной теории, с рассмотрением поверхностных эффектов, конвекции, диффузии, излучения и других факторов- и вроде бы наблюдают хорошее согласие с экспериментом (Springer).
Литература
Литература
Ref: arxiv.org/abs/1310.6514: O:H-O Bond Anomalous Relaxation Resolving Mpemba Paradox
почему «опять объяснили»- а потому что уже было:
- https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.021060
Неравновесные марковские процессы: могут идти по некоторым необычным траекториям сильно быстрее, чем равновесные, поэтому быстрое охлаждение кипятка сваливается на такую «ускоренную» траекторию, и обгоняет холодную воду (которая остывает в более равновесных условиях). - https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jctc.6b00735
Кластеры (тоже из-за водородных связей), которые мешают кристаллизации. В кипятке такие кластеры отсутствуют, и при его замерзании не успевают сформироваться, а в воде, длительное время бывшей холодной вне морозилки- успевают, и не дают ей нормально заморозиться. - https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.18059
Переохлаждение ниже точки замерзания, которое в изначально горячей воде слабее выражено, ибо беспорядка больше, а упорядочиваться в морозилке в процессе замерзания- времени не хватает. (но тут явно проблема- в экспериментах вся кривая охлаждения горячей воды идет круче холодной, а не только процесс замерзания, и этот «беспорядок» на теплопроводность и охлаждение если и должен влиять- то как раз замедляя охлаждение, а наблюдается- ускорение). - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0140700716302869
Испаряется вода с поверхности, и уносит тепло. У горячей воды- быстрее (только непонятно, почему после выравнивания температур та вода, которая была горячей- продолжает испаряться активнее, хотя она уже холоднее той воды, которая изначально была холодная). - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931014008072
Всему виной конвекция, которая улучшает теплообмен (конвекционные потоки крутятся по инерции и после того, как температура стаканов выровнялась и еще долго после этого). - American Journal of Physics 77, 27 (2009); https://doi.org/10.1119/1.2996187
Во всем виновато растворение примесей (газов?). В кипятке примесей меньше, замерзание быстрее.
Что тяжелее разбить стекло или лед? желательно с полным ответом «почему»
Посмотри по таблице плотности веществ, что плотнее то и сложнее разбить .
Плотность льда,примерно,равняется 920 кг/м3 при 0°C (это на 8% меньше плотности воды, хотя вода жидкая), а вот плотность стекла при этой же температуре варьируется от 2200 кг/м3 до 7500 кг/м3.
Соответственно,делайте вывод))
Новые вопросы в Физика
Лабораторная работа Помогите
Як змінюється вертикальна складова швидкості при русі тіла, кинутого горизонтально?
Мідний кубик із довжиною ребра 10 см підвішено за нитку і частково занурено у воду. Яка частина кубика перебуває над водою, якщо сила натягу нитки дор … івнює 81 Н? переведите пожалуйста в CI Формулу и решение пожалуйста даю 75!
фізика хто розбирається допоможіть
фізика домоможіть будьласка
Световой луч падает из стекла в воду. Может ли он загнуться так как показано на рисунке?
Ответ, с физической точки зрения. Более расписанный!
Лучший ответ
Нет . Оптическая плотность стекла больше оптической плотности воды, поэтому угол преломления будет больше угла падения. Нижний лучь нужно отклонитьвправо градусов на 40.
Остальные ответы
нет, среда разряжена.. .
Ну а как иначе? Идет преломление.
а чё нет та? в воде преломление идёт.
Ну никогда и ни при каких условиях луч не может «загнутся», существует термин как .
Свет при переходе из среды воздух-вода имеет коэффициент преломления равный 1,33. Примерно то, что у Вас на рисунке.
Так что все нормально.
Если у Вас горизонтальная линия это стекло, а снизу к нему плотно подходит вода (стекло как бы лежит на воде) , то преломление может иметь немного другое значение.
Вообще же помните одну истину.
НА ГРАНИЦЕ СРЕД СВЕТ ВСЕГДА ИМЕЕТ ПРЕЛОМЛЕНИЕ.