制作玻璃的工人師傅說,玻璃是一種非晶態(tài)固體,透明,且脆性大。那什么叫非晶態(tài)同體?玻璃為什么透明,又為什么易碎呢?
外福來說:“玻璃的秘密,我知道?!?/p>
非晶態(tài)固體
非晶態(tài)固體有固體的形態(tài),但其內(nèi)部原子或分子的排列卻如同液體那樣雜亂無章。它既不是固體,也不是液體,它實(shí)際上被看作“凍結(jié)的液體”或“過冷液體”。玻璃就是一種非晶態(tài)固體。它是由二氧化硅等原料被加熱到1400攝氏度左右熔化為液體,然后迅速冷卻而形成的。內(nèi)部分子排列無序,且沒有固定熔點(diǎn)。
透明明的玻璃
大部分玻璃都是透明的。這是為什么呢?
原因一:玻璃中的分子排列是無序的。
當(dāng)一種物質(zhì)呈固態(tài)時(shí),內(nèi)部原子或分子之間的排列緊密,像一堵嚴(yán)密的墻,光波無法從中透過,因此,固體是不透明的。而液體內(nèi)部原子或分子間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度較低,呈隨機(jī)排列狀態(tài),部分光波就可以從縫隙或孔洞中穿過,所以看上去是透明的。
玻璃雖然具有固體的外形和硬度,但是其內(nèi)部分子卻像液體一樣隨機(jī)排列,呈無序狀態(tài)。因此,當(dāng)光線照射過來時(shí),光波就可以從玻璃中穿過。
原因二:玻璃中的電子不吸收可見光。
組成任何物質(zhì)的分子都是由許多原子結(jié)合在一起而構(gòu)成的,這些原子通常帶有一些電子。如果光線中的光子被物質(zhì)中的電子吸收或者反射,那么物體就是不透明的。如果電子不吸收光子的能量,光子就會(huì)繼續(xù)沿其路徑傳播(透過),這時(shí),物質(zhì)就是透明的。
玻璃中的電子不吸收可見光的光子能量,所以,玻璃是透明的。
玻璃易碎
在玻璃制品的包裝上,我們總能看到“輕拿輕放”幾個(gè)字,這是由于玻璃的另一個(gè)性質(zhì)——易碎(脆性高)。
我們拿鐵和玻璃來作比較。組成鐵的原子周圍有很多電子在移動(dòng),正是這些電子將原子“粘”在一起。在鐵的內(nèi)部,電子會(huì)在原子之間來回移動(dòng),并不固定。即使鐵塊兒被砸得變形,電子也會(huì)通過自己的移動(dòng)重新將原子粘起來,因此,鐵不會(huì)碎。而玻璃就不同了。它的電子很忠實(shí)于原子,不會(huì)移動(dòng),所以,砸一下就會(huì)破壞原子之間的聯(lián)系,玻璃就碎掉了。
玻璃熱傳導(dǎo)性差
你有沒有遇到往冰涼的杯子里倒開水,杯子崩裂的情形?我們知道物體有“熱脹冷縮”的現(xiàn)象。玻璃的熱傳導(dǎo)性很差,往冰涼的玻璃杯里倒開水,杯的內(nèi)壁受熱馬上開始膨脹,而玻璃杯外壁溫度還比較低,熱度沒傳導(dǎo)過去,還來不及膨脹,這樣內(nèi)外壁受力不均,杯子就脹碎了。杯壁越厚的玻璃杯越容易脹碎。