يوجد شيء غريب في النوافذ الزجاجية الموجودة في المباني القديمة فهي أكثر سمكا في الأسفل من الأعلى، يعتقد البعض أن السبب في ذلك يرجع إلى أن الزجاج هو سائل قد تدفق مع مرور الوقت إلى الأسفل ويعتقد آخرون أن الزجاج مادة صلبة لايمكنها التدفق أو ربما يكون مادة صلبة غير متبلورة أم سائل يتجمد بسهولة؟
الزجاج سائل أم صلب؟
قال عالم المواد جون ماور: “إنه ليس سائلا ولا صلبا حقيقيا، فهو يمتلك خصائصًا مشتركة تجمع بين الاثنين، فهو حالة مميزة وخاصة” إذ يعد “التعريف الفني هو أن الزجاج هو حالة غير متوازنة وغير بلورية من المادة التي تبدو صلبة على نطاق زمني قصير، ولكنها تتحلل باستمرار نحو الحالة السائلة.”
يبدو هذا معقدًا، لكن إذا نظرنا إلى كل عنصر من عناصر هذا التفسير بشكل منفصل قد يكشف لنا كيف يقع الزجاج بين الحالتين الصلبة والسائلة.
أولاً، من المهم التذكر أن الزجاج ليس مجرد المادة الشفافة المستخدمة في صناعة النوافذ، بل هي مجموعة من المواد، قد يكون بعضها غير واضح
أنواع الزجاج
قال مارو “هناك اختلافا تاما بين الزجاج الطبيعي والزجاج المصنع”مضيفًا أن ” الزجاج المصنوع للاستخدام اليومي وهو ما يسمى زجاج سيليكات الصودا والجير، مصنوع من الرمل والحجر الجيري ورماد الصودا المنصهرين معًا عند حوالي 1500 درجة مئوية [2732 درجة فهرنهايت]. و هناك أنواع أخرى، مثل البيركس المقاوم للحرارة أو الزجاج المقوي، وزجاج الغوريلا القابل للانحناء، والذي يحتوي على مواد كيميائية أخرى لمنحه خصائص مختلفة.
على الرغم من اختلاف أنواع الزجاج كيميائيًا، إلا أن هياكل المواد الفردية تشترك في الكثير من الأشياء. هذا الهيكل – ترتيب الذرات والجزيئات داخل المادة – هو الذي يسبب الالتباس حول بنية الزجاج وما إذا كان صلبًا أم سائلًا.
ثبات الذرات
يقول جون باركر ، عالم المواد في مركز جامعة شيفيلد لأبحاث الزجاج في المملكة المتحدة، “ما يجعل المادة صلبة هو أن الذرات ثابتة في مكانها في المادة” مؤكدًا أنه ” من ناحية أخرى، في حالته السائلة، فإن الذرات موجودة في كل مكان ويمكن إعادة ترتيبها بسهولة.
فعندما نفكر في مادة صلبة، فإننا في الواقع نعني مادة بلورية – شيء مثل الملح، له بنية منتظمة ومرتبة، تحت نقطة الانصهار، يكون هذا الهيكل البلوري الصلب هو الشكل الأكثر استقرارًا، وفوق نقطة الانصهار، يصبح الشكل السائل أكثر استقرارًا، إذ تريد جميع المواد أن تتخذ شكلها الأكثر استقرارًا، والذي يُعرف بأنه في حالة توازن. ومع ذلك، الزجاج غير عادي لأنه غير موجود في هذه الحالة المستقرة
إن الزجاج يتم تصنيعه عن طريق صهر مكونات مختلفة للحصول على سائل شديد اللزوجة، مثل الشراب الذي لا يتدفق بسهولة ثم بعد ذلك، يتم تبريده بسرعة، ولكن نظرًا لكونه شديد اللزوجة، لا تستطيع الذرات التحرك بسهولة لإعادة ترتيبها في بنية صلبة أكثر انتظامًا، فتقع في فخ ترتيبات غير منظمة”.
الوصول إلى التوازن
للوصول إلى التوازن، سيحتاج الزجاج إلى العودة مرة أخرى للحالة السائلة، لكن في درجة حرارة الغرفة، فتتحرك الجزيئات ببطء شديد، مما يجعل الأمر غير عملي. وهو ما يوضحه مارو بأن “هذا ما يسمى بالتوازن شبه المستقر، فتبدو صلبة لأننا عندما نتفاعل معها، تكون على نطاق زمني أقصر بكثير من الذي يجعلها تتحول إلى السائل.”
وهذا يعني أنه على الرغم من احتمال حدوث تغييرات بطيئة بشكل لا يصدق في المادة – في نطاق زمني قد يصل إلى مليارات السنين – فإن الزجاج يتصرف وكأنه مادة صلبة أكثر من كونه سائلًا، لذا يقول باركز أنه “من الناحية العملية، يعرف الزجاج على أنه مادة صلبة، بالقياس على نطاق زمني معلوم”.
حتى الفترات الزمنية لأقدم الكاتدرائيات في أوروبا غير كافية لتتحول ألواح الزجاج لحالة سائلة، ولكن واقعيا فهناك تفسير أبسط بكثير لزجاج النوافذ الملتوي، “فبعض الألواح تكون أكثر سمكًا في الجزء السفلي من الجزء العلوي لأنه قبل 1000 عامًا، لم يتمكنوا من صنع ألواح زجاجية مستوية ومنتظمة.
هل المواد الحافظة في الأغذية تمنع تحلل الجثث البشرية؟
صحيفة أمريكية تفند شائعة بشأن وفاة الرئيس الأمريكي واستبداله بآخر!
“الشؤون الإسلامية” توضح حقيقة بناء مساجد داخل حد الحرم في مكة
