Eksplodujące szkło!
Zobaczcie filmik ilustrujący w zwolnionym tempie zaskakując zjawisko fizyczne.
Krople księcia Ruperta, nazwane na pamiątkę ich propagatora, XVII-wiecznego amatora nauki księcia Ruperta Reńskiego, są niezwykle trwałe, nie są jednak niezniszczalne.
Są to szklane formy, powstające w wyniku wlania do wody rozgrzanego szkła. Stworzone w ten sposób szklane krople kryją w sobie niesamowitą właściwość – są niezwykle trwałe i odporne na rozbicie.
Wydawałoby się, że szkło nie jest zbyt trwałe. Niespodzianka – uderzając młotkiem w zgrubiałą szklaną kroplę nie uda się jej rozbić. Mają jednak pewną ciekawa właściwość – pod wpływem ułamania lub chociaż otarcia końcówki szklanego ogonka, kula eksploduje.
Dokładnie – eksploduje, niczym zdetonowany trotyl.
Gołym okiem zjawisko może być nie do uchwycenia, jednak na filmiku przygotowanym przez twórców kanału Smarter Every Day, można je doskonale zaobserwować. Aby uzyskać tak niesamowite zdjęcia twórcy filmiku posłużyli się kamerą rejestrującą 100 tysięcy klatek na sekundę!
Gdy pocieramy cienką końcówkę kropli, zainicjowana zostaje reakcja przypominająca płonący lont. Siła eksplozji wędruje jak po sznurku do centrum szklanej kropli, powodując rozsypanie się jej ma miliony kawałków.
Co dokładnie dzieje się ze szklaną kroplą?
Zanurzone w wodzie rozgrzane szkło zaczyna ulegać stopniowemu ochładzaniu, zaczynając od zewnętrznych warstw. Gdy skorupa jest już twarda środek pozostaje nadal gorący i powoli stygnie. Powstające w środku napięcie powoduje kurczenie się cząsteczek szkła do środka. Powoduje to, z jednej strony uzyskanie niezwykle mocnej struktury, odpornej na rozbicia, a z drugiej nagromadzenie ogromnego napięcia w środku.
Ułamując końcówkę szklanej kropli inicjujemy reakcję uwalniania ogromnej energii, która rozbija połączenia między poszczególnymi zastygniętymi cząsteczkami szkła, powodując rozpadanie się. Reakcja postępuje jak domino – każde zerwanie wyzwala kolejne, aż do całkowitego unicestwienia.
W podobny sposób powstaje szkło hartowane, powszechne w samochodach i stosowane do konstruowania szklanych drzwi.
Tworzy się je stosując strumienie zimnego powietrza do szybkiego (ale nie tak szybkiego jak przy użyciu wody) chłodzenia powierzchni gorących tafli szkła. Dzięki temu powstaje łagodniejsze naprężenia wewnętrzne, które utrzymuje powierzchnię sprężoną przez cały czas. To sprawia, że hartowanego szkło jest również bardzo twarde i rozpada się na tysiące kawałków, kiedy zostanie rozbite.
Takie zachowanie szkła jest bezpieczniejsze, ponieważ w wyniku rozbicia np. okna nie powstają żadne duże kawałki, które mogłyby zadziałać jak ostrze i wbić się w ciało.
