Domů     Zajímavosti
Skrytý stav mezi kapalinou a pevnou látkou byl možná objeven
Martin Janda 27.8.2023

Na první pohled vypadá sklo jako jednoznačně pevná látka. Jenže pohled na vnitřní uspořádání jeho částic vnáší v tomto ohledu nemálo pochybností. Uvnitř totiž sklo vypadá spíše jako kapalina zamrzlá v čase.

Tzv. amorfní pevné látky, jako je právě sklo, se vzpírají jednoduchému vysvětlení. Nový výzkum naznačuje, že někde mezi kapalným a pevným stavem se nachází druh skupenství, o jehož existenci věda dosud neměla tušení..

V běžném životě se kolem nás vykytují tři základní stavy hmoty: pevný, kapalný a plynný. Každý z nich je definován vztahy mezi jejich částicemi a okolím. Když se jeden z nich změní v jiný, fyzici tuto proměnu označují jako stavový přechod.

Hmota je však o něco složitější než aby se vešla do tří skupenství. Například atomy se mohou zahřát natolik, až vytvoří plazmu. Mezi skupenství se počítají třeba i Kvark-gluonové plazma, Bose-Einsteinův kondenzát a některé další stavy.

Amorfní pevné látky jsou zvláštní směsi uspořádaných pevných látek a volně vázaných kapalin. Zatímco částice v pevných látkách mají tendenci vytvářet předvídatelná spojení se svými sousedy, jakmile se při vhodně nízkých teplotách uzamknou, amorfní pevné látky mají ve svém nitru neuspořádané uspořádání kapaliny.

Jak tato zdánlivě nahodilá spojení přecházejí z viskózních proudů proudících molekul do statické krajiny, není zdaleka tak zřejmé.

Pokud použijeme sklo jako nejznámější příklad, jeho složky kyslík a křemík při zahřátí tečou. Při pomalém ochlazování se tyto částice stihnou zformovat do uspořádané krystalické struktury, kterou známe jako křemen.

Pokud se ochladí rychle, částice si nějakým záhadným způsobem zachovají svou vnitřní strukturu neuspořádanou; to je bod, kdy se z něj stane amorfní pevná látka, a teplota, při které k tomu dojde, je teplota nástupu.

Podle vědců Dimitriose Fraggedakise, Muhammada Hasyima a Kranthiho Mandadapua z Kalifornské univerzity v Berkeley jsou na teplotní hranici přechlazených kapalin a pevných látek statické částice mají tendenci „škubat“ sebou na místě.

Fraggedakis, Hasyim a Mandadapu použili výpočty a simulace v kombinaci s výsledky dřívějších experimentů, aby zjistili, že tento přechod nemusí být tak čistý a vyznačuje se zvláštní aktivitou částic pohybujících se mezi normálním kapalným a přechlazeným stavem.

„Naše teorie předpovídá teplotu nástupu naměřenou v modelových systémech a vysvětluje, proč chování přechlazených kapalin kolem této teploty připomíná pevné látky, přestože jejich struktura je stejná jako struktura kapaliny,“ vysvětluje Mandadapu.

„Teplota nástupu pro dynamiku skelných látek je jako teplota tání, která ‚přetaví‘ přechlazenou kapalinu v kapalinu. To by mělo platit pro všechny přechlazené kapaliny nebo sklovité systémy.“.

Přestože celkový tok atomů v přechlazené kapalině je v podstatě nulový, částice jsou neklidné a neustále mění svou konfiguraci, i když jsou uvízlé na místě, což vede k pohybům, které se nazývají excitace.

Badatelé zjistili, že excitací vázané páry se při teplotě nástupu rozpojují, což způsobuje, že materiál ztrácí svou tuhost a chová se jako kapalina. „Naše práce spočívá v mikroskopickém pochopení toho, co odděluje přechlazenou kapalinu od vysokoteplotní kapaliny,“ říká Mandadapu.

„Ze základního vědeckého hlediska je fascinující zkoumat, proč tyto přechlazené kapaliny vykazují pozoruhodně odlišnou dynamiku než běžné kapaliny, které známe.“.

Související články
Pravidelně vykonávaná fyzická aktivita, jako je chůze, běh či jízda na kole, často vede k menšímu úbytku hmotnosti, než předpovídají kalorické modely. Proč u řady lidí nefunguje logika: více se hýbeš, více energie spálíš, méně vážíš? Částečnou odpovědí je větší hlad po cvičení, ale do hry vstupuje ještě další faktor … Může to být až […]
Lidstvo se chystá na výpravy do vzdálenějších končin vesmíru. Do roku 2030 by se lidé měli vrátit zpět na povrch Měsíce a do roku 2050 by se člověk měl dokonce projít i po Marsu. S prodlužující se dobou, kterou tak lidé nutně stráví ve vesmíru, roste i zájem o témata, kterým se vesmírné agentury dosud […]
Někteří hadi, schopní šplhat po stromech, dokáží zaujmout tak zvaný S-tvar, při kterém zvednou do vzduchu až 70% svého těla, aby se dostali na vyšší větev. Vědci se nyní rozhodli tento jejich stoj, při kterém hadi popírají zákony gravitace, detailněji prozkoumat. Jak se had vztyčí na větvi bez pomoci rukou a nohou a nespadne přitom? […]
Posledním člověkem, který opustil povrch Měsíce, byl 14. prosince 1972 Eugene Cernan. Shodou okolností měl české předky. Jeho matka se za svobodna jmenovala Rozálie Cihlářová a pocházela z jižních Čech, rodiče jeho otce pak byli ze Slovenska. Během mise Apollo 17 se proto mezi jeho osobními předměty nacházela i malá česká vlajka. Po více než […]
Náš vnitřní sexuální svět může být klíčem k odhalení našich povahových rysů i náchylnosti k určitým duševním stavům. Nová studie naznačuje, že časté snění o sexu není jen otázkou libida, ale úzce souvisí s neurotičností. Vědci z Michiganské státní univerzity se rozhodli prozkoumat, co se skrývá za našimi nejtajnějšími představami. V rozsáhlém průzkumu mezi více […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz