Приборка химия сосуд стекло одним словом

Часто можно услышать, что стекло – это жидкость. Ключевой аргумент утверждения: в частности, это видно по витражам в старых соборах Европы. Стекло внизу у основания толще, чем на самом верху.

Большинство людей, похоже, хотят в это верить.

Иллюстрация: pxfuel.com/Public Domain

Стекло естественно течёт, поэтому является жидкостью верно?

Жидкости текут, потому что нет достаточных сил, чтобы удерживать их молекулы вместе. Молекулы жидкостей могут свободно перемещаться относительно друг друга, так что жидкости могут быть разбрызганы
и разлиты.

Но в отличие от частиц в обычных жидкостях, частицы стекла крепко связаны вместе сильными химическими связями. Поэтому они не могут течь при комнатной температуре. Аналогия несостоятельна с точки зрения текучести.

Есть ещё несколько причин, по которым стекло
не может относится к жидким телам

Вернёмся к старинному стеклу. Действительно некоторые древние стёкла неравномерны по толщине.Однако при этом часто наблюдается,
что стекло может быть толще как наверху, так и внизу. Вероятно, это обусловлено в первую очередь технологией изготовления.

Например, египетские сосуды и римские чаши не становятся бесформенными, после векового лежания в мавзолеях и земле. Хотя эти стёкла на тысячелетия старше окон тех же европейских соборов.

Подсчитано, что пластине стекла высотой в 1 метр и толщиной в 1 см,
в вертикальном положении при комнатной температуре, чтобы сгуститься всего на 1 нанометр внизу потребуется около 10 миллиардов лет. Такие цифры кажутся причудливыми, поэтому необходимо рассматривать ещё один параметр — вязкость.

Иллюстрация: pexels.com/Public Domain

Вязкость — это мера сопротивления жидкости текучести. Она измеряется
в пуазах. При комнатной температуре вязкость воды составляет около 0.01 пуаза.

При извлечении из печи, обычные стекла постепенно меняют свою консистенцию от густой краски до ириски. Чтобы иметь такую вязкость стекло должно быть очень горячим и светиться тусклым красным цветом.

При более низких температурах (около 500 Кельвин) вязкость стекла составляет порядка 50 миллионов пуазов, а такая температура носит название точки размягчения.

Ниже этих температур стёкла становятся жёсткими. А их вязкость
при комнатных температурах оценивается в 10²⁰ пуазов. В то время как вязкость металлического свинца составляет примерно 10¹¹ пуазов, то есть в миллиард раз текучее, чем стекло.

Можно предположить, что свинцовая оболочка, удерживающая витражное стекло должна течь в 1 млрд раз быстрее него самого. Даже несмотря на то, что свинцовая оболочка изгибается под огромными архитектурными нагрузками, никто никогда не говорит, что свинец это жидкость.

Иллюстрация: Zallen, The Physics of Amorphous Solids, 1998/ Структуры веществ

Некоторые вещи не поддаются классификации в упрощённой схеме. Поэтому в физике и материаловедение выделяется отдельный класс некристаллических веществ, объединяющий их под названием аморфные.

Они лишены порядка порядка, характерного для кристаллических тел.
К аморфным материалам относятся полимеры, гели, тонкие плёнки, некоторые металлы, наноструктурированные вещества и как Вы уже догадались, к ним относится стекло.
Обязательно подписывайтесь, Вам также понравится:
• Что такое антиматерия и почему она стоит $62.5 триллиона за грамм?
• 3 человека в истории, с запредельным уровнем удачи
• Можно ли брать в руки метеорит, который только что упал?
• Самый продолжительный научный эксперимент в истории, который длится более 90 лет

Первое стекло (непрозрачное, почти черное) родила сама природа, и образовалось оно из раскаленной лавы, вырвавшейся на поверхность земли миллионы лет назад. Такое вулканическое стекло назвали обсидианом. В каменном веке обсидиан использовался для обработки режущих инструментов.

История стекла охватывает примерно 5,5 тыс. лет. В настоящее время считается, что родиной стекла является Древний Египет. Стекло – материал уникальный. Он шел бок о бок с историей развития человечества и прогрессировал вместе с людьми. Неутомимые умы разрабатывали технологии изготовления стекла, дабы оно пестрило своим видовым разнообразием. Следует отметить, что изначально стекло как раз использовали только для декора и украшений. Это был слишком редкий и дорогостоящий материал, технология изготовления которого держалась в строжайшем секрете. Поэтому позволить себе носить бусы или серьги из стекла могли только очень богатые люди.

Археологические источники свидетельствуют, что искусственное стекло впервые было произведено на сирийском побережье, в Месопотамии или в Древнем Египте. Большая часть древнейших изделий из стекла была найдена в Египте, благодаря благоприятным для сохранения стекла климатическим условиям, но возможно, что некоторые из этих изделий были ввезены в Египет. Древнейшие стеклянные объекты датируются третьим тысячелетием до н. э. Это стеклянные шарики, которые могли случайно получиться в процессе изготовления металла или керамики.

В позднем бронзовом веке в Египте и в Передней Азии технология изготовления стекла сделала резкий скачок. Археологические находки этого периода включают слитки из цветного стекла и сосуды, иногда с инкрустацией из полудрагоценных камней. Для изготовления египетского и сирийского стекла использовалась , сода которую легко получить из углей многих видов древесины, в особенности растений- галофилов, произрастающих на берегу моря. Самые ранние сосуды производили, вращая пластичные стеклянные волокна вокруг формы из песка и глины, насаженной на металлический стержень. После этого, многократно нагревая стекло, добивались того, что оно сплавлялось в единый сосуд. Затем полосы цветного стекла можно было нанести поверх первоначальной формы, создавая таким образом орнаменты. Затем форму разрушали, а стержень вынимали из получившегося сосуда.

Стекло массово производилось в Передней Азии, на Крите и в Египте. Предполагается, что технологии производства стекла из природных материалов представляли собой тщательно охраняемую тайну, и эти технологии применялись лишь при дворе правителей наиболее могущественных государств. В других местах стеклоделие состояло в обработке заранее приготовленного стекла, часто в виде слитков.

Затем стеклоделие было возобновлено в Сирии и на Кипре, при этом были найдены технологии для производства бесцветного стекла. Первое известное «пособие» по производству стекла датируется 650 годом до н. э. — это таблички, содержавшиеся в библиотеке ассирийского царя Ашшурбанапала. В Египте стеклоделие так и не было возобновлено, пока оно не было принесено греками в царствие Птолемеев. В эллинистический период произошло дальнейшее развитие технологии стеклоделия, что позволило производить стеклянные изделия большого размера, в частности, столовую посуду. Была разработана технология смешения стекла нескольких цветов, так что получалась мозаичная структура. Именно в этот период бесцветное стекло начало цениться сильнее цветного, и, соответственно, усовершенствованы технологии его изготовления.

Пятнадцать римских стеклянных ваз 1-3 веков нашей эры.

В части Левантийского побережья, называемого Финикией, есть низменный берег, близко к району, проживания иудеев. Место это около подножия горы Кармель, где течет река Белус… Быстрое течение водного потока в её устье очищает пески на побережье от загрязнений. Сохранилась история, как на этот берег был выброшен корабль, который вёз соду из Египта в Финикию. Когда купцы занялись приготовлением пищи, то не нашли поблизости никаких камней для того, чтобы сложить очаг. Поэтому, чтобы сложить печь, они принесли куски спрессовавшейся соды с корабля. Песок на берегу смешался при высокой температуре с содой, и полупрозрачными потоками новой жидкости стал вытекать из печи, застывая снаружи. Таково происхождение стекла. Источником этой мифологической версии явилась « Естественная история» Плиния Старшего. И возникла эта красивая легенда, вероятно, как отражение римского опыта стекольного производства.Правда опытным путём установлено, что таким способом стекло сварить невозможно. Жар, который даст даже очень большой костёр, будет недостаточен для того, чтобы образовался сплав песка и соды. Благодаря химической чистоте белый кварцевый песок с восточного побережья Средиземного моря широко использовался по всей Римской империи для производства стекла, получившего бурное развитие в I веке до н. э.

Первое застеклённое окно появилось в помещении греческой бани в Помпеях. Его размер составлял метр на полтора метра. Тогда же впервые начала использоваться оконная рама.

Александрия была центром производства стекла на Востоке, где делалась изящная стеклянная посуда. На западе бывшей Римской империи крупнейшим центром стекловарения стал город Кельн. По сравнению с восточными образцами, германские изделия из стекла были менее искусно украшены и декорированы. К концу первого тысячелетия, существенно изменились методы производства стекла в Европе. В первую очередь это коснулось состава сырья для производства. Учитывая трудности с доставкой такого компонента смеси как сода, его заменили на поташ, полученный в следствии сжигания дерева. Поэтому стекло, сделанное к северу от Альпийских гор, стало отличаться от изделий, произведенных в средиземноморских странах, например в Италии. В XI веке немецкие мастера, а в XIII веке – итальянские, освоили производство листового стекла. Они сперва выдували полый цилиндр, затем обрезали его дно, разрезали его и раскатывали в прямоугольный лист. Качество такого листа было невысоким, но практически полностью повторяло химический состав современных оконных стекол. Этими стеклами стеклили окна церквей и замков знатных вельмож. На этот же период приходится и расцвет изготовления витражных окон, в которых использовались кусочки цветного стекла.

В конце Средневековья, центром европейского стекловарения становится Венеция. Остров Мурано близ Венеции. В тот исторический период венецианский торговый флот бороздил воды всего Средиземноморья, что способствовало быстрому перенесению новейших технологий (особенно с Востока) на благодатную венецианскую землю. Производство стеклянных изделий было важнейшим ремеслом в Венеции, о чем свидетельствует количество стеклодувов в этом городе – более 8000 человек. В 1271 году вышел специальный указ, которым узаконивались некоторые протекционистские меры по защите интересов стекловарения, запрещался импорт иностранного стекла, прием на работу иностранных мастеров и вывоз за границу сырья для изготовления стекла. В конце XIII века в Венеции насчитывалось уже более тысячи стекловаренных печей. Однако, частые пожары, вызываемые их круглосуточной работой, вынудили городские власти перенести производство на расположенный поблизости остров Мурано. Эта мера также давала некоторые гарантии в вопросе нераспространения технологии и сохранения тайны производства венецианского стекла, так как мастера не имели права покидать территорию острова. Во второй половине XV века, стекольные мастера острова Мурано разработали новую технологию получения особо прозрачного стекла, в которой использовались кварцевый песок и поташ, сделанный из морских водорослей. К концу 16-го столетия, 3000 жителей из 7000-го населения острова были вовлечены в стекольное производство. В XVII веке лидерство в развитии технологии производства стекла постепенно перешло к английским мастерам, в частности благодаря изобретению Джорджем Равенкрофтом в 1674 г. нового способа производства хрусталя. Он сумел получить более качественный состав стекломассы, чем итальянские мастера. Равенкрофт заменил поташ оксидом свинца высокой концентрации и получил стекло с высокими светоотражающими свойствами, которое очень хорошо поддавалось глубокой резке и гравировке. Франция тоже не стояла в стороне от процесса развития стекольного производства. В 1688 году в Париже наладили новый процесс производства зеркального стекла, оптические качества которого, до того времени, оставляли желать лучшего. Расплавленная стекломасса выливалась на специальный стол и раскатывалась до плоского состояния. Затем начинался многоступенчатый процесс полировки поверхности, сперва грубыми чугунными дисками, затем – абразивным песком разных фракций, а в конце – фетровыми дисками. В результате получалась зеркальная поверхность с невиданными оптическими свойствами. Из такого стекла, покрытого с обратной стороны слоем серебра, получали высококачественные зеркала. Французы переманивали к себе способных венецианских мастеров, обладающих хорошими профессиональными навыками и знающих секреты мастерства. Французские власти предлагали венецианским мастерам множество стимулов: например французское гражданство после восьми лет работы и почти полное освобождение от налогов.

Массовое производство стекла стало возможным только в конце 19 столетия благодаря изобретению печи Сименса-Мартина и заводскому производству соды. В XIX в. появились первые машины-автоматы для изготовления изделий из полого стекла. И только в XX в. были разработаны различные способы вытягивания бесконечной ленты стекла: методы машинной вытяжки стекла Либби-Оуэнса, Фурко, Питтсбурга. Этот метод находит применение вплоть до настоящего времени.

В искусстве мозаики витражное стекло стали применять в конце 19 века. И эта технология связана с именем Луиса Комфорта Тиффани, знаменитого создателя витражей.

Автор ограничил доступ к видеоYouTube11:37

Рецепт приготовления стекла

Технологии изготовления стекла несколько разнятся в зависимости от конечного вида получаемой продукции. Основные компоненты стекла были известны с древних времен. Сегодня ничего не изменилось, ведь к таким компонентам относятся:

• кварцевый песок

• сода

• известь

• вода

Так, для получения листового стекла, необходимо: 1. Нагреть кварцевый песок, соду, известь и воду при температуре 1600 градусов. 2. В печи данная смесь гомогенизируется (становится однородной). Гранулы кварца сплавляются между собой и воссоздают стекольный раствор. 3. После его окунают в ванную с расплавленным оловом, где стекло становится идеально гладким. 4. Стеклянное волокно охлаждают до температуры в 600 градусов. 5. Далее идет следующая степень охлаждения до 250 градусов на конвейере из вращающихся роликов. 6. В конце конвейера расположен автоматический прибор, проверяющий качество изготовленного материала. Данный прибор способен выявить и нанести отметку сканером места с недостатками. 7. На этапе резки стеклянного полотна, оно делится на листы меньше запрограммированного размера, учитываются при этом и все указанные сканером недостатки. В момент нарезки, обрезается край полотна, поскольку там остается полоса от шестеренок. 8. Отрезанные остатки стекла погружают в новую партию начальной смеси. По этой причине, производство стекла считается безотходным. Следует заметить, процесс постепенного охлаждения в процессе играет наиболее важную роль, поскольку при резком спаде температур, стекло треснет. Уже при температуре в 500 градусов стекло начинает твердеть.От чего же зависит толщина получаемого продукта? Толщина стекла меняется в зависимости от количества смешанной массы, которая погружается в ванную с оловом. Чем меньшее количество раствора поступило в ванную, тем толщина конечного продукта будет меньшей.

Технология изготовления цветного стекла особо ничем не отличается от производства листового, кроме того, что в расплавленную массу добавляются оксиды металлов, которые и оказывают влияние на выведенный по итогу цвет. Так, для получения зеленого материала в сплав добавляется окись хрома и меди. Если медь убрать и добавить исключительно окись хрома, цвет выйдет приближенный к желтому, а в случае добавки кобальта в результате будет получено стекло ярко-синего цвета.

Источники:

1.Рагин, Хиггинс: Искусство витража. От истоков к современности

2. Википедия https://vk.cc/8rI9gB