Che cosa dimostra l' esistenza di una superficie interna tra vetro e fusione?
doc-6472
Nel 2004, ricercatori del NIST hanno presentato la prova che una fase metallica isotropa non cristallina (dubbed "q-vetro") potrebbe essere coltivata dalla fusione. Questa fase è la prima fase, o "fase primaria", da formare nel sistema Al-Fe-Si durante il raffreddamento rapido. È interessante notare che le prove sperimentali indicano che questa fase si forma con una transizione di primo ordine. Immagini di microscopia elettronica di trasmissione (TEM) mostrano che i nucleati q-vetro dalla fusione come particelle discrete, che crescono sfericamente con un tasso di crescita uniforme in tutte le direzioni. Il modello di diffrazione mostra che si tratta di una fase vetrosa isotropa. Eppure c' è una barriera di nucleazione, che implica una discontinuità interfacciale (o superficie interna) tra il vetro e la fusione.
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doc-6457
Dopo la preparazione e la miscelazione delle partite di vetro, le materie prime vengono trasportate al forno. Il vetro Soda-lime per la produzione di massa viene fuso in unità a gas. I forni a scala più piccola per vetri speciali includono fusori elettrici, forni a vaso e serbatoi diurni. Dopo fusione, omogeneizzazione e raffinazione (rimozione delle bolle) si forma il vetro. Il vetro piano per finestre e applicazioni simili è formato dal processo del vetro float, sviluppato tra il 1953 e il 1957 da Sir Alastair Pilkington e Kenneth Bickerstaff della britannica Pilkington Brothers, che hanno creato un nastro continuo di vetro utilizzando un bagno di stagno fuso sul quale il vetro fuso scorre senza ostacoli sotto l' influenza della gravità. La superficie superiore del vetro viene sottoposta ad azoto sotto pressione per ottenere una finitura lucida. Il vetro contenitore per bottiglie e vasi comuni è formato da metodi di soffiaggio e pressatura. Questo vetro è spesso leggermente modificato chimicamente (con più allumina e ossido di calcio) per una maggiore resistenza all' acqua. Ulteriori tecniche di formatura del vetro sono riassunte nella tabella Tecniche di formatura del vetro.
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doc-6460
Il vetro è in uso diffuso in gran parte a causa della produzione di composizioni di vetro che sono trasparenti alla luce visibile. Al contrario, i materiali policristallini generalmente non trasmettono la luce visibile. Le singole cristalliti possono essere trasparenti, ma le loro sfaccettature (i bordi del grano) riflettono o disperdono la luce con conseguente riflesso diffuso. Il vetro non contiene le suddivisioni interne associate ai bordi dei grani in policristalli e quindi non disperde la luce allo stesso modo di un materiale policristallino. La superficie di un vetro è spesso liscia in quanto durante la formazione del vetro le molecole del liquido superraffreddato non sono costrette a smaltire in geometrie cristalline rigide e possono seguire la tensione superficiale, che impone una superficie microscopicamente liscia. Queste proprietà, che conferiscono al vetro la sua limpidezza, possono essere mantenute anche se il vetro è parzialmente assorbente alla luce, cioè colorato.
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doc-6470
Nuove composizioni chimiche di vetro o nuove tecniche di trattamento possono essere inizialmente studiate in piccoli esperimenti di laboratorio. Le materie prime per la fusione del vetro in scala di lavoro sono spesso diverse da quelle utilizzate nella produzione di massa perché il fattore costo ha una priorità bassa. In laboratorio vengono utilizzate principalmente sostanze chimiche pure. Fare attenzione che le materie prime non abbiano reagito con umidità o altri prodotti chimici presenti nell' ambiente (quali ossidi e idrossidi di metalli alcalini o alcalini terrosi metallici o ossidi di boro) o che le impurità siano quantificate (perdita all' ignizione). Le perdite dovute all' evaporazione durante la fusione del vetro devono essere prese in considerazione nella scelta delle materie prime, ad esempio la selenite sodica può essere preferita alla SeO2 facilmente evaporabile. Inoltre, le materie prime che reagiscono più prontamente possono essere preferite a quelle relativamente inerti, come Al (OH)3 rispetto ad Al2O3. Di solito, le fusioni sono effettuate in crogioli di platino per ridurre la contaminazione dal materiale crogiolo. L' omogeneità del vetro si ottiene omogeneizzando la miscela di materie prime (miscela di vetro), mescolando la massa fusa e triturando e rifondendo la prima massa fusa. Il vetro ottenuto viene solitamente ricotto per evitare rotture durante la lavorazione.
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doc-6467
L' aggiunta di ossido di piombo (II) abbassa il punto di fusione, riduce la viscosità della fusione e aumenta l' indice di rifrazione. L' ossido di piombo facilita anche la solubilità di altri ossidi metallici ed è utilizzato nei vetri colorati. La diminuzione di viscosità della fusione del vetro al piombo è molto significativa (circa 100 volte superiore rispetto ai bicchieri di soda); questo permette una più facile rimozione delle bolle e la lavorazione a temperature più basse, da cui il suo frequente utilizzo come additivo in smalti vetrosi e saldature di vetro. L' elevato raggio ionico dello ione Pb2+ lo rende altamente immobile nella matrice e ostacola il movimento di altri ioni; i vetri al piombo hanno quindi un' elevata resistenza elettrica, circa due ordini di grandezza superiore a quella del vetro soda-calce (108,5 vs 106,5 Ohm-cm, DC a 250 °C). Per maggiori dettagli, vedere vetro al piombo.
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doc-6459
I vetri più familiari, e storicamente i più antichi, sono i "vetri di silicato" a base del composto chimico composto silice (biossido di silicio, o quarzo), costituente primario della sabbia. Il termine vetro, di uso popolare, è spesso usato per riferirsi solo a questo tipo di materiale, che è familiare dall' uso come vetro per finestre e in bottiglie di vetro. Dei molti vetri a base di silice esistenti, il vetro ordinario per vetri e contenitori è costituito da un tipo specifico chiamato vetro soda-calce, composto da circa il 75% diossido di silicio (SiO2), ossido di sodio (Na2O) da carbonato di sodio (Na2CO3), ossido di calcio, detto anche calce (CaO), e diversi additivi minori. Un vetro al quarzo molto chiaro e resistente può essere fatto di pura silice, ma l' alto punto di fusione e la stretta transizione del vetro al quarzo rendono difficile la soffiatura del vetro e la lavorazione a caldo. In vetri come la calce soda, i composti aggiunti al quarzo sono utilizzati per abbassare la temperatura di fusione e migliorare la lavorabilità, ad un costo in termini di tenacità, stabilità termica e trasmittanza ottica.
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doc-6462
Il colore in vetro può essere ottenuto con l' aggiunta di ioni caricati elettricamente (o centri di colore) distribuiti in modo omogeneo e con la precipitazione di particelle finemente disperse (come nei vetri fotocromatici). Il vetro soda-calce normale appare incolore a occhio nudo quando è sottile, anche se impurità di ossido di ferro (II) (FeO) fino a 0,1 wt% producono una tinta verde, che può essere visualizzato in pezzi spessi o con l' aiuto di strumenti scientifici. Ulteriori aggiunte di FeO e Cr2O3 possono essere utilizzate per la produzione di bottiglie verdi. Lo zolfo, insieme ai sali di carbonio e di ferro, è utilizzato per formare polisolfuri di ferro e produrre vetro ambrato che va dal giallastro al quasi nero. Una fusione di vetro può anche acquisire un colore ambra da un' atmosfera di combustione riducente. Il biossido di manganese può essere aggiunto in piccole quantità per rimuovere la tinta verde data dall' ossido di ferro (II). Quando viene utilizzato in vetri d' arte o in studio il vetro è colorato utilizzando ricette rigorosamente custodite che coinvolgono specifiche combinazioni di ossidi metallici, temperature di fusione e tempi di cottura. La maggior parte del vetro colorato utilizzato nel mercato dell' arte è prodotto in volume da venditori che servono questo mercato, anche se ci sono alcuni produttori di vetro con la capacità di fare il proprio colore da materie prime.
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doc-6477
In fisica, la definizione standard di vetro (o solido vitreo) è un solido formato da una rapida tempra di fusione. Il termine vetro è spesso usato per descrivere qualsiasi solido amorfo che esibisce una temperatura di transizione vetrosa Tg. Se il raffreddamento è sufficientemente rapido (rispetto al tempo di cristallizzazione caratteristico) si evita la cristallizzazione e invece la configurazione atomica disordinata del liquido super raffreddato viene congelata allo stato solido a Tg. La tendenza di un materiale a formare un vetro mentre è spento si chiama capacità di formatura del vetro. Questa capacità può essere prevista dalla teoria della rigidità. Generalmente, la struttura di un vetro esiste allo stato metastabile rispetto alla sua forma cristallina, anche se in certe circostanze, ad esempio nei polimeri atactici, non esiste un analogo cristallino della fase amorfa.
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doc-7863
In una lampada convenzionale, il tungsteno evaporato alla fine condensa sulla superficie interna dell' involucro di vetro, scurendola. Per i bulbi che contengono un vuoto, l' oscuramento è uniforme su tutta la superficie dell' involucro. Quando si utilizza un riempimento di gas inerte, il tungsteno evaporato viene trasportato nelle correnti di convezione termica del gas, depositando preferibilmente sulla parte superiore dell' involucro e annerendo solo quella parte dell' involucro. Una lampada ad incandescenza che fornisce il 93% o meno della sua potenza luminosa iniziale al 75% della sua vita nominale è considerata insoddisfacente se testata secondo la pubblicazione IEC 60064. La perdita di luce è dovuta all' evaporazione del filamento e all' annerimento della lampadina. Lo studio del problema dell' annerimento delle lampadine ha portato alla scoperta dell' effetto Edison, emissione termoionica e invenzione del tubo a vuoto.
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doc-6456
Il quarzo fuso è un vetro di SiO2 (silice) chimicamente puro. Ha eccellenti caratteristiche di shock termico, essendo in grado di sopravvivere all' immersione in acqua mentre rosso caldo. Tuttavia, l' elevata temperatura di fusione (1723 °C) e la viscosità rendono difficile il suo utilizzo. Normalmente vengono aggiunte altre sostanze per semplificare la lavorazione. Uno è il carbonato di sodio (Na2CO3,"soda"), che abbassa la temperatura di transizione vetrosa. La soda rende il vetro solubile in acqua, che di solito è indesiderabile, così la calce (ossido di calcio[CaO], generalmente ottenuto da calcare), alcuni ossido di magnesio (MgO) e l' ossido di alluminio (Al2O3) sono aggiunti per garantire una migliore durata chimica. Il vetro risultante contiene circa il 70-74% di silice in peso ed è chiamato vetro soda-lime. Gli occhiali Soda-lime rappresentano circa il 90% del vetro prodotto.
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doc-16797
Nel mondo medievale del Medio Oriente, il fisico e studioso islamico Al-Farabi (Alpharabius, 872-950), condusse un piccolo esperimento sull' esistenza del vuoto, nel quale indagò sui tuffatori manuali nell' acqua. sorgente inaffidabile? Ha concluso che il volume dell' aria può espandersi per riempire lo spazio disponibile, e ha suggerito che il concetto di vuoto perfetto era incoerente. Tuttavia, secondo Nader El-Bizri, il fisico Ibn al-Haytham (Alhazen, 965-1039) e i teologi Mu' tazili dissero con Aristotele e Al-Farabi, e sostenevano l' esistenza di un vuoto. Utilizzando la geometria, Ibn al-Haytham ha dimostrato matematicamente che il luogo (al-makan) è il vuoto tridimensionale immaginato tra le superfici interne di un corpo contenente. Secondo Ahmad Dallal, Ab? Rayh? n al-B? r? r? n afferma anche che "non vi sono prove osservabili che escludano la possibilità del vuoto".
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