Vidro é Sólido ou Líquido

Afinal, vidro é sólido ou líquido? Físicos apresentam a resposta

Um problema que assola os físicos em todo o mundo durante séculos, finalmente deu um salto para a resolução. A natureza do vidro tem desafiado os cientistas há anos, mas agora um pesquisador da Queen Mary, University of London tem uma nova teoria para reacender o debate de vidro.

Vidro tem historicamente estado  em um território desconhecido de classificação, em algum lugar entre ser um líquido e um sólido. Sua moléculas são arranjadas de forma aleatória, de forma semelhante a um líquido, mas se movendo muito mais lento, ao ponto de parecerem nunca se moverem, em um estado semelhante a um sólido.

Muitos teóricos têm argumentado que o vidro deve estar em  uma transição de fase , como a  água faz na mudança de seu estado de água líquida em gelo sólido cristalino.

Dr Kostya Trachenko da Escola Queen Mary de Física, juntamente com seu colaborador Professor Vadim Brazhkin da Academia Russa de Ciências, apresentaram  um novo olhar sobre o debate , argumentando  que o vidro é um líquido sem transição de fase em tudo.

"É difícil pensar em vidro como um líquido quando ele exibe todas as qualidades de um sólido - é difícil quando ele quebra", disse Dr Trachenko.

"No entanto, ao contrário do que foi pensado previamente, propomos que o vidro não é diferente de um líquido a partir de uma perspectiva física, em que as diferenças entre o vidro e o líquido são apenas quantitativa mas não qualitativa." 

Dr Trachenko e Professor Brazhkin decidiram  voltar à prancheta de desenho para explicar os dados acumulados de uma maneira nova e não controversa.

"Quando a matéria, seja ela gás, líquido ou sólido, as mudanças entre as suas diferentes fases, suas propriedades mudam  profundamente. Uma mudança semelhante importante, uma variação enorme no calor específico , também acontece durante a transição do vidro líquido, razão pela qual os físicos supõem  existir  uma espécie de fase de transição, entre a fase líquida e a fase de vidro. 

"No entanto, não houve nenhuma evidência para apoiar a existência de uma fase vítrea distinta: nós sabemos que o vidro e o líquido são quase idênticas em termos de estrutura. Foi esta controvérsia simples, mas persistentes que estava no coração do problema da transição vítrea. 

"O que nós mostramos é que você não precisa assumir uma nova fase ou uma transição de fase de classificação para explicar o salto de capacidade de calor. Em vez disso, o simples fato de que o líquido fluir na escala de tempo experimental resulta necessariamente no salto de capacidade de calor, bem como a mudança de outras propriedades importantes, tais como elasticidade e expansão térmica. Isso, em essência, é a nossa proposta nova e simples para resolver este problema velho da física. 

"Tem-se observado que o vidro em antigas, igrejas medievais é mais espesso na parte inferior, e foi proposto que este é porque o vidro flui ao longo do tempo. Esta explicação pode não ser correta do ponto de vista quantitativo, porque alguns séculos não é tempo suficiente para o vidro a fluir. Na verdade, nós mostramos em nosso trabalho que pode demorar mais tempo do que a idade do Universo para alguns copos a fluir. No entanto, a idéia qualitativa está correto: qualquer vidro é apenas um líquido de fluxo lento do ponto de vista físico ".

Dr Trachenko compara a teoria do vidro com outras substância complexas. Ele cita um experimento na Austrália, onde piche (neste caso betume), foi colocado em um funil em 1927 para ver se seria em gotejamento fato. 

"Piche, em temperatura ambiente, é semelhante ao vidro que estilhaça quando quebrado com um martelo", disse Dr Trachenko.

"O experimento campo, que ainda está em execução, mostra que ele realmente escorre a cada 10 anos ou mais. Nossa teoria diz que a capacidade de arremesso de calor e outras propriedades que mostram uma mudança se você comparar alta e temperatura ambiente de dados durante um curto período de tempo apenas (digamos horas), durante o qual a temperatura o piche em temperatura  ambiente não flui. 

"Por outro lado, se você tomar as mesmas medidas ao longo do tempo superior a 10 anos, a capacidade do sistema de calor e outras propriedades não vai mudar porque o aparentemente" sólido como "piche  em temperatura ambiente torna-se um fluido como um líquido . "

"A natureza muitas vezes é bastante econômico com suas leis. Descobrindo essa economia e subjacentes a simplicidade é a última tarefa de um físico. Isto pode ser difícil, mas estávamos animado sobre chegar ao fundo do problema. Quando percebemos como óculos de trabalho, foram bastante impressionado como era simples ".

Dr Trachenko está animado que a recente teoria que  pode ser usada para explicar outros sistemas dinâmicos que não sofrem aparente transições de fase ainda mostram mudanças profundas de propriedade uma vez que eles param de correr na escala de tempo experimental. 

Dr Trachenko e seu colaborador Professor Brazhkin publicaram suas descobertas na revista Physical Review , no início deste ano. 

Sim. Apesar de levantar tanta polêmica quanto mamilos, a comunidade científica o defende como líquido por causa da sua composição. Sólidos apresentam suas moléculas estáveis, com uma estrutura periodicamente organizada. As moléculas do vidro não se comportam assim. Mesmo que muuuuuuito lentamente, elas têm uma movimentação.

Isso porque o vidro é o material resultado da areia submetida a altíssimas temperaturas até se tornar líquida, daí é imediatamente resfriada a temperaturas baixíssimas. Embora com uma altíssima viscosidade, ele continua líquido. O maior argumento são os vitrais das antigas igrejas: eles são mais finos no alto e mais largos na base se comparados a quando foram produzidos. Isso pq o vidro, em séculos, escorreu. As paredes das igrejas, contato, continuam iguais.

O vidro é sólido ou líquido? Você já ouviu essa pergunta alguma vez? Essa indagação tem intrigado as pessoas há muito tempo. Os primeiros estudos sobre a estrutura e a definição do vidro foram realizados em 1830, e de lá para cá muitos conceitos foram sendo alterados à medida que a ciência e a tecnologia desenvolviam-se.

De início, provavelmente a primeira resposta que nos viria à mente seria a de que o vidro é sólido. Porém, dúvidas começam a surgir quando nos deparamos com o seu processo de fabricação. Vamos entender um pouco mais sobre isso?

Existem vários métodos de produção do vidro, tais como deposição química de vapor, pirólise, irradiação de nêutrons, processo sol-gel, entre outros. O processo mais utilizado atualmente é o método clássico de fusão/resfriamento.

Como o próprio nome indica, nesse processo, uma mistura de substâncias em pó é levada a um forno, em uma temperatura de cerca de 1500ºC. Nesse forno, a mistura funde-se (passa do estado sólido para o líquido) e forma uma massa pastosa com uma viscosidade parecida com a do mel. Esse vidro é, então, retirado do forno de fusão e modelado enquanto é resfriado, atingindo a estrutura rígida que conhecemos.