| Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 7 2013 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Смола - тоже жидкость (самый длинный эксперимент) |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
В отличие от кристаллов, аморфные твердые тела (например: стекло, битум, сосновая смола) являются, по сути, жидкостями и, подобно другим жидкостям, способны течь и принимать форму сосуда, в который они заключены. Основное их отличие от "обычных" жидкостей - очень высокая вязкость. Если кристаллы имеют четкую температуру плавления, ниже которой вещество обладает свойствами твердого тела, выше - жидкости, то со смолой и стеклом дело обстоит иначе. При нагревании аморфных тел их вязкость постепенно уменьшается, и они становятся все больше похожими на жидкость [K1]. Хорошо известно, что силикатное стекло или, например, битум не имеют четкой температуры плавления: при нагревании они постепенно размягчаются, при охлаждении расплав постепенно застывает. Горячая смола (битум) довольно текуча, но чтобы понаблюдать за текучестью смолы совсем не обязательно ее греть: нужно просто подождать... пару столетий. В 1927 году Томас Парнелл - профессор физики университета Квинсленда в Брисбене (Австралия) начал любопытный эксперимент. Он взял обычную смолу, которую использовали для гидроизоляции днищ суден. При комнатной температуре смола похожа типичное твердое тело - ее легко можно разбить молотком. Но так ли это? В 1927 году профессор Парнелл нагрел смолу и заполнил расплавом стеклянную воронку с закрытым нижним концом. Через три года, в 1930 он открыл носик воронки. И смола начала течь - со скоростью примерно одна капля в десятилетие. Восьмая капля упала 28 ноября 2000 года, расчеты показали, что смола имеет вязкость примерно в 230 миллиардов раз больше, чем вода. Сейчас формируется девятая капля. Предполагается, что того количества смолы, которое осталось в воронке, хватит, как минимум, на сто лет. Опыт попал в Книгу рекордов Гиннесса как самый длительный лабораторный эксперимент, проходящий в непрерывном режиме. Не обошли данный опыт вниманием и представители Шнобелевского комитета: покойный профессор Томас Парнелл и Джон Мэйнстон - человек, который ныне продолжает его эксперимент, были удостоены Шнобелевской премией по физике. Первоначально температура проведения эксперимента не контролировалась (по сути, это был просто демонстрационный опыт), но в 1988 году после падения седьмой капли в помещении, где проводится эксперимент, установили кондиционер. Воронка со смолой пользуется популярностью среди студентов, хотя опыт не назовешь динамичным, а с помощью веб-камеры за экспериментом могут наблюдать все желающие. Несмотря на такое внимание, сам момент падения капли еще никому не удалось увидеть. Хронология эксперимента:
Считается, что следующее, девятое падение состоится в 2013 или 2014 году. Наблюдать за экспериментом с помощью веб-камеры может любой желающий. Картинка доступна на странице университета, посвященной эксперименту: http://smp.uq.edu.au/content/pitch-drop-experiment |
Смола |
Опыт с капающей смолой: фотография 70-х гг. |
После падения шестой капли смолы |
Фотография сделана в 1990 году во время формирования 8-й капли смолы. Профессор Джон Мэйнстоун - тогдашний хранитель эксперимента |
Дата - 2012-11-07: видно, как образуется девятая капля смолы |
|
Комментарии
К1
Строго говоря, аморфные твердые вещества, к которым относится и большинство термопластичных полимеров, характеризуются температурой стеклования (glass transition temperature) Tg. При температурах ниже Tg вязкость аморфного тела плавно увеличивается на много порядков без измеримого изменения структуры вещества (расположения атомов). Аналогично изменяются и такие свойства как теплоемкость, модуль упругости, диэлектрическая проницаемость, неупругие и диэлектрические потери, по изменению которых в зависимости от температуры и измеряют величину Tg.
По совокупности признаков стеклование аморфного тела напоминает фазовый переход второго рода. В действительности же этот процесс не является истинным фазовым переходом (переходом между двумя термодинамически стабильными фазами), но обусловлен кинетическими причинами: процессы структурной релаксации в аморфных телах происходят намного медленнее, чем в кристаллических и резко замедляются при температурах ниже Tg. По этой причине величина Tg зависит не только от состава образца, но и от скорости нагрева/охлаждения и от предыстории, такой как предыдущие режимы термоциклирования. Эти факторы должны нормироваться при измерении Tg. Температура стеклования является удобным интегральным параметром, широко используемым при характеристике аморфных материалов, прежде всего органических полимеров. |