اشک هلندی دوک روپرت

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

اگر لیوان مذاب را در آب سرد بیندازید، به شکل یک پارگی با دم بلند و نازک جامد می شود. اگر دم چنین پارگی شیشه ای را بشکنید، فوراً منفجر می شود و ریزترین گرد و غبار شیشه را در اطراف آن پراکنده می کند.

اشک شیشه در سال 1625 در آلمان اختراع شد. در قرن هفدهم، اعتقاد بر این بود که اشک شیشه ای در واقع در هلند اختراع شده است، بنابراین به اشتباه "هلندی" نامیده می شود.

در بریتانیا، پارگی شیشه به لطف دوک بریتانیایی روپرت از پالاتینات معروف شد. او آنها را به پادشاه چارلز دوم ارائه کرد و او نیز به نوبه خود آنها را برای تحقیق به انجمن علمی سلطنتی ارائه کرد. به افتخار دوک، اشک های شیشه ای شروع به نامیدن "قطره های روپرت" کردند. روش ساخت قطره های دوک روپرت برای مدت طولانی مخفی نگه داشته شده است. آنها مانند اسباب بازی های خنده دار به همه فروخته شدند.

امروزه مکانیسم "کار" اشک هلندی به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است. اگر شیشه مذاب وارد آب سرد شود، به سرعت جامد می شود و استرس مکانیکی باورنکردنی ایجاد می کند. اجازه دهید به صورت مشروط لایه بیرونی و هسته داخلی را در قطره انتخاب کنیم. قطره از سطح سرد می شود و لایه بیرونی آن فشرده می شود و حجم آن کاهش می یابد، در حالی که هسته مایع و داغ باقی می ماند.

پس از کاهش دمای داخل توپ، هسته شروع به کوچک شدن خواهد کرد. با این حال، لایه بیرونی از قبل جامد در برابر این فرآیند مقاومت می کند. با کمک نیروهای جاذبه بین مولکولی، هسته را محکم نگه می دارد، که وقتی سرد می شود، مجبور می شود حجم بیشتری نسبت به زمانی که آزادانه سرد شود را اشغال کند.

در نتیجه، نیروهایی در مرز بین لایه بیرونی و هسته ایجاد می‌شوند و لایه بیرونی را به سمت داخل می‌کشند و در آن تنش‌های فشاری ایجاد می‌کنند و هسته داخلی را به سمت بیرون ایجاد می‌کنند و تنش‌های کششی را در آن ایجاد می‌کنند. این ولتاژها هنگام خنک شدن خیلی سریع بسیار قابل توجه هستند. به طوری که داخل توپ می تواند از بیرون جدا شود و سپس یک حباب در قطره تشکیل شود.

اگر یکپارچگی لایه سطحی اشک نقض شود، نیروی کشش بلافاصله آزاد می شود. قطرات شیشه جامد به خودی خود بسیار قوی است. به راحتی در برابر ضربات چکش مقاومت می کند. با این حال، اگر دم آن را بشکنید، آنقدر سریع فرو می ریزد که بیشتر شبیه انفجار شیشه است.