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科普:玻璃是固体还是液体?先别着急回答!

北极蚊子 2017-8-21 17:18

一个很“简单”的问题,玻璃是固体还是液体?相信了解三态的人都会脱口而出,固体。是的,我们日常可见的“玻璃”物质,都有固定的形态,跟常规理解的“固体物质”并无二致。但是,我们的这个“常识”,似乎并不那么“真知”。

图片来自Pixabay

据《科技日报》报道,关于“玻璃”的物质形态的问题,一直困扰着物理学家。并且,权威杂志《科学》也将“玻璃态物质的本质是什么”列为125个最具挑战性的科学前沿问题之一。

从宏观角度看,玻璃具有形状和硬度,这是固体物质的一般属性。但是,从微观角度来看,玻璃内部的原子排列却是无序的,这个跟液体的的属性相一致。也就是说,玻璃表面上是一种固体物质,实际上兼具固体和液体的属性。

有专家认为,自然界中的固体物质,按照其微观结构的特点,可大致分为两类:一类为晶态固体,其构成粒子排列整齐有序;另一类为非晶态固体,其构成粒子排列混乱无序。按照这个逻辑,玻璃就是一种典型的非晶态固体。

近日,中国科学院物理研究所汪卫华院士在接受科技日报记者采访时解释,实际上,玻璃是原子运动得很慢的液体。只是玻璃里面的原子移动极其缓慢,要比“常规”液体中原子运动慢20-30个量级。就如现实生活中的火箭和蜗牛,“常规”液体的原子运动比火箭还要快,而玻璃中的原子运动则比蜗牛还要慢。

此外,美国科学家菲利普·吉布斯在《玻璃是固体还是液体?》一文中也指出,从分子动力学和热力学的角度来说,玻璃可以看成是高黏度的液体,是无定形固体,或是既不是液体也不是固体的另一态。

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