గ్లాస్ యొక్క ప్రాథమిక జ్ఞానం

గాజు నిర్మాణం

గాజు యొక్క భౌతిక రసాయన లక్షణాలు దాని రసాయన కూర్పు ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడతాయి, కానీ దాని నిర్మాణంతో కూడా దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. గాజు నిర్మాణం, కూర్పు, నిర్మాణం మరియు పనితీరు మధ్య అంతర్గత సంబంధాన్ని అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా మాత్రమే, రసాయన కూర్పు, ఉష్ణ చరిత్ర లేదా కొన్ని భౌతిక మరియు రసాయన చికిత్స పద్ధతులను ఉపయోగించడం ద్వారా ముందుగా నిర్ణయించిన భౌతిక రసాయన లక్షణాలతో గాజు పదార్థాలు లేదా ఉత్పత్తులను తయారు చేయడం సాధ్యపడుతుంది.

గాజు లక్షణాలు

గాజు అనేది నిరాకార ఘనపు శాఖ, ఇది ఘన యాంత్రిక లక్షణాలతో కూడిన నిరాకార పదార్థం. దీనిని తరచుగా "సూపర్ కూల్డ్ లిక్విడ్" అని పిలుస్తారు. ప్రకృతిలో, ఘన పదార్థం యొక్క రెండు స్థితులు ఉన్నాయి: మంచి స్థితి మరియు మంచి స్థితి. ఉత్పాదకత లేని స్థితి అని పిలవబడేది వివిధ పద్ధతుల ద్వారా పొందిన ఘన పదార్థం యొక్క స్థితి మరియు నిర్మాణ రుగ్మత ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. గ్లాసీ స్టేట్ ఒక రకమైన ప్రామాణికం కాని ఘన పదార్థం. గ్లాస్‌లోని పరమాణువులు స్ఫటికం వంటి అంతరిక్షంలో దీర్ఘ-శ్రేణి ఆర్డర్ అమరికను కలిగి ఉండవు, కానీ అవి ద్రవాన్ని పోలి ఉంటాయి మరియు స్వల్ప-శ్రేణి ఆర్డర్ అమరికను కలిగి ఉంటాయి. గ్లాస్ ఒక నిర్దిష్ట ఆకారాన్ని ఘన రూపంలో నిర్వహించగలదు, కానీ దాని స్వంత బరువుతో ప్రవహించే ద్రవం వలె కాదు. గాజు పదార్థాలు క్రింది ప్రధాన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.

(1) ఐసోట్రోపిక్ గాజు పదార్థం యొక్క కణాల అమరిక సక్రమంగా మరియు గణాంకపరంగా ఏకరీతిగా ఉంటుంది. అందువల్ల, గాజులో అంతర్గత ఒత్తిడి లేనప్పుడు, దాని భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలు (కఠిన్యం, సాగే మాడ్యులస్, ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం, ఉష్ణ వాహకత, వక్రీభవన సూచిక, వాహకత మొదలైనవి) అన్ని దిశలలో ఒకే విధంగా ఉంటాయి. అయితే, గాజులో ఒత్తిడి ఉన్నప్పుడు, నిర్మాణ ఏకరూపత నాశనం అవుతుంది మరియు గాజు స్పష్టమైన ఆప్టికల్ పాత్ తేడా వంటి అనిసోట్రోపిని చూపుతుంది.

(2) మెటాస్టాబిలిటీ

గాజు మెటాస్టేబుల్ స్థితిలో ఉండటానికి కారణం ఏమిటంటే, గ్లాస్ కరిగే వేగవంతమైన శీతలీకరణ ద్వారా పొందబడుతుంది. శీతలీకరణ ప్రక్రియలో స్నిగ్ధత యొక్క పదునైన పెరుగుదల కారణంగా, స్ఫటికాల యొక్క సాధారణ అమరికను ఏర్పరచడానికి కణాలకు సమయం లేదు, మరియు వ్యవస్థ యొక్క అంతర్గత శక్తి అత్యల్ప విలువలో కాదు, కానీ మెటాస్టేబుల్ స్థితిలో ఉంటుంది; అయినప్పటికీ, గాజు అధిక శక్తి స్థితిలో ఉన్నప్పటికీ, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధిక స్నిగ్ధత కారణంగా అది సహజంగా ఉత్పత్తిగా రూపాంతరం చెందదు; కొన్ని బాహ్య పరిస్థితులలో మాత్రమే, అంటే, గాజు స్థితి నుండి స్ఫటికాకార స్థితికి పదార్థం యొక్క సంభావ్య అవరోధాన్ని మనం అధిగమించాలి, గాజును వేరు చేయవచ్చు. కాబట్టి, థర్మోడైనమిక్స్ దృక్కోణం నుండి, గాజు స్థితి అస్థిరంగా ఉంటుంది, కానీ గతిశాస్త్రం యొక్క కోణం నుండి, ఇది స్థిరంగా ఉంటుంది. ఇది తక్కువ అంతర్గత శక్తితో క్రిస్టల్‌గా రూపాంతరం చెందే స్వీయ-విడుదల వేడిని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద క్రిస్టల్ స్థితికి మారే సంభావ్యత చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి గాజు మెటాస్టేబుల్ స్థితిలో ఉంటుంది.

(3) స్థిర ద్రవీభవన స్థానం లేదు

గ్లాస్ పదార్ధం ఘన పదార్ధం నుండి ద్రవంగా మారడం అనేది ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో (పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత పరిధి) నిర్వహించబడుతుంది, ఇది స్ఫటికాకార పదార్ధానికి భిన్నంగా ఉంటుంది మరియు స్థిర ద్రవీభవన స్థానం లేదు. ఒక పదార్ధం కరగడం నుండి ఘన స్థితికి మారినప్పుడు, అది స్ఫటికీకరణ ప్రక్రియ అయితే, వ్యవస్థలో కొత్త దశలు ఏర్పడతాయి మరియు స్ఫటికీకరణ ఉష్ణోగ్రత, లక్షణాలు మరియు అనేక ఇతర అంశాలు ఆకస్మికంగా మారుతాయి.

ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు, కరిగే స్నిగ్ధత పెరుగుతుంది, చివరకు ఘన గాజు ఏర్పడుతుంది. ఘనీభవన ప్రక్రియ విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో పూర్తవుతుంది మరియు కొత్త స్ఫటికాలు ఏర్పడవు. ద్రవీభవన నుండి ఘన గాజుకు మారే ఉష్ణోగ్రత పరిధి గాజు రసాయన కూర్పుపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది సాధారణంగా పదుల నుండి వందల డిగ్రీల వరకు హెచ్చుతగ్గులకు గురవుతుంది, కాబట్టి గాజుకు స్థిర ద్రవీభవన స్థానం ఉండదు, కానీ మృదువుగా ఉండే ఉష్ణోగ్రత పరిధి మాత్రమే ఉంటుంది. ఈ శ్రేణిలో, గాజు క్రమంగా విస్కోప్లాస్టిక్ నుండి విస్కోలాస్టిక్‌గా మారుతుంది. ఈ ఆస్తి యొక్క క్రమంగా మార్పు ప్రక్రియ మంచి ప్రాసెసిబిలిటీతో గాజుకు ఆధారం.

(4) ఆస్తి మార్పు యొక్క కొనసాగింపు మరియు రివర్సిబిలిటీ

ద్రవీభవన స్థితి నుండి ఘన స్థితికి గాజు పదార్థం యొక్క ప్రాపర్టీ మార్పు ప్రక్రియ నిరంతరంగా మరియు తిప్పికొట్టే ప్రక్రియగా ఉంటుంది, దీనిలో ఉష్ణోగ్రత ప్రాంతం యొక్క ఒక విభాగం ప్లాస్టిక్‌గా ఉంటుంది, దీనిని "పరివర్తన" లేదా "అసాధారణ" ప్రాంతం అని పిలుస్తారు, దీనిలో లక్షణాలు ప్రత్యేక మార్పులను కలిగి ఉంటాయి.

స్ఫటికీకరణ విషయంలో, ABCD, t వక్రరేఖలో చూపిన విధంగా లక్షణాలు మారుతాయి. ఇది పదార్థం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం. సూపర్ కూలింగ్ ద్వారా గ్లాస్ ఏర్పడినప్పుడు, abkfe వక్రరేఖలో చూపిన విధంగా ప్రక్రియ మారుతుంది. T అనేది గాజు పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత, t అనేది గాజు యొక్క మృదువైన ఉష్ణోగ్రత. ఆక్సైడ్ గాజు కోసం, ఈ రెండు విలువలకు సంబంధించిన స్నిగ్ధత దాదాపు 101pa · s మరియు 1005p · s.

విరిగిన గాజు నిర్మాణ సిద్ధాంతం

"గ్లాస్ స్ట్రక్చర్" అనేది అంతరిక్షంలోని అయాన్లు లేదా పరమాణువుల రేఖాగణిత ఆకృతీకరణ మరియు అవి గాజులో ఏర్పడే నిర్మాణ రూపాలను సూచిస్తుంది. గాజు నిర్మాణంపై పరిశోధన అనేక గాజు శాస్త్రవేత్తల శ్రమతో కూడిన ప్రయత్నాలను మరియు జ్ఞానాన్ని సాకారం చేసింది. గాజు సారాన్ని వివరించడానికి మొదటి ప్రయత్నం g. తమన్ యొక్క సూపర్ కూల్డ్ లిక్విడ్ పరికల్పన, ఇది గాజు సూపర్ కూల్డ్ లిక్విడ్ అని కలిగి ఉంది, గాజు కరిగే నుండి ఘనానికి పటిష్టమయ్యే ప్రక్రియ భౌతిక ప్రక్రియ మాత్రమే, అంటే ఉష్ణోగ్రత తగ్గడంతో, గతి శక్తి తగ్గడం వల్ల గాజు అణువులు క్రమంగా చేరుకుంటాయి. , మరియు పరస్పర శక్తి క్రమంగా పెరుగుతుంది, ఇది గ్లాస్ యొక్క డిగ్రీని పెంచుతుంది మరియు చివరకు దట్టమైన మరియు క్రమరహిత ఘన పదార్థాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. చాలా మంది ఎన్నో పనులు చేశారు. ఆధునిక గాజు నిర్మాణం యొక్క అత్యంత ప్రభావవంతమైన పరికల్పనలు: ఉత్పత్తి సిద్ధాంతం, యాదృచ్ఛిక నెట్‌వర్క్ సిద్ధాంతం, జెల్ సిద్ధాంతం, ఐదు కోణ సమరూపత సిద్ధాంతం, పాలిమర్ సిద్ధాంతం మరియు మొదలైనవి. వాటిలో, గాజు యొక్క ఉత్తమ వివరణ ఉత్పత్తి మరియు యాదృచ్ఛిక నెట్వర్క్ యొక్క సిద్ధాంతం.

క్రిస్టల్ సిద్ధాంతం

రాండెల్ ఎల్ 1930లో గ్లాస్ స్ట్రక్చర్ యొక్క క్రిస్టల్ సిద్ధాంతాన్ని ముందుకు తెచ్చాడు, ఎందుకంటే కొన్ని గ్లాసుల రేడియేషన్ నమూనా అదే కూర్పు యొక్క స్ఫటికాల మాదిరిగానే ఉంటుంది. గాజు మైక్రోక్రిస్టలైన్ మరియు నిరాకార పదార్థాలతో కూడి ఉంటుందని అతను భావించాడు. సూక్ష్మ ఉత్పత్తికి సాధారణ పరమాణు అమరిక మరియు నిరాకార పదార్థంతో స్పష్టమైన సరిహద్దు ఉంటుంది. సూక్ష్మ ఉత్పత్తి పరిమాణం 1.0 ~ 1.5nm, మరియు దాని కంటెంట్ 80% కంటే ఎక్కువ. మైక్రోక్రిస్టలైన్ యొక్క ధోరణి అస్తవ్యస్తంగా ఉంది. సిలికేట్ ఆప్టికల్ గ్లాస్ యొక్క ఎనియలింగ్ అధ్యయనంలో, లెబెదేవ్ 520 ℃ ఉష్ణోగ్రతతో గాజు వక్రీభవన సూచిక యొక్క వంపులో ఆకస్మిక మార్పు ఉందని కనుగొన్నారు. అతను ఈ దృగ్విషయాన్ని 520 ℃ వద్ద గాజులోని క్వార్ట్జ్ "మైక్రోక్రిస్టలైన్" యొక్క సజాతీయ మార్పుగా వివరించాడు. గాజు అనేక "స్ఫటికాలు" కలిగి ఉందని లెబెదేవ్ నమ్మాడు, ఇవి మైక్రోక్రిస్టలైన్ నుండి భిన్నంగా ఉంటాయి, "స్ఫటికం" నుండి నిరాకార ప్రాంతానికి మారడం దశలవారీగా పూర్తవుతుంది మరియు వాటి మధ్య స్పష్టమైన సరిహద్దు లేదు.