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ガラスは液体ですか?

最近、ガラスを液体だと言っている人がいました。 その人が言うにはガラスは超高粘土の液体で、結晶化していないから、液体だと言っています。 では、熱した液状のガラスを冷やすと硬くなりますが、この状態変化は何でしょうか? 固体=結晶ではないはずですし、非晶質の高分子材料についてはどう説明できるのですか? とにかく、硬いガラスを見て液体だというのは無茶な話ではないでしょうか。 詳しい方、教えてください。

質問者が選んだベストアンサー

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  • frbourbon
  • ベストアンサー率75% (12/16)
回答No.7

こんにちは。 私はガラス材料の研究をしております。ご質問の内容は非常に奥が深い部分ですので、私も完全に理解できていないと思いますし、うまく答えられるかどうか分かりませんが、お役に立てれば幸いです。 「ガラスは液体である」と言う場合は、前に何人かの方がお答えされているように、「構造論」的なお話です。つまり、結晶は液体状態から冷却されると、融点で規則的な構造に変化しますが、ガラスはいわゆる融点での粘性が高いため、規則的な構造へと変化できず、液体のような不規則な構造のまま冷却されます。このため、室温の「硬くなった」状態でも構造的には液体と同じランダムさを持つ(非晶質、アモルファス)、ということになります。 一方、質問者の方が言われている「硬い」という状態は、ガラスの「粘弾性(力が加わると徐々に変形し、力が抜けると徐々に元の形に戻る性質)」という問題になるかと思います。 ガラスの大きな特徴は、温度によって粘弾性の「時定数」が大きく変わることです。つまり、高温域では時定数が小さく、ほぼ「粘性体(液体)」と言っていい性質を示しますが、室温付近では時定数が非常に大きくなり、ほぼ「弾性体」と言っていい性質を示します(構造的には液体ですが、原子は自由に動けず、結合的には結晶と同じようなものになるため)。そして、我々が体験する時間のオーダーでその中間の挙動、つまり粘弾性的挙動を示す領域、これがいわゆる「ガラス転移領域」と言われるものです。 どなたかの回答で、「ガラスが数百年単位で変形する」というのがありましたが、これはまさにガラスの「粘弾性挙動」によるものだと思われます。室温付近では時定数が非常に大きいので、我々が体験する時間のオーダーでは何も変化が起きていないように見えますが、非常に長時間経つと変形が目に見えてきた、ということだと思います。 また、ガラスを暖めると水飴のように変形するのは、高温でガラスが「粘性体」としての挙動を示すようになるためです。 …うーん、上手くまとまっていないかもしれません。まだ疑問があるようでしたらお知らせ下さいませ。

neorolling55
質問者

お礼

ありがとうございます。では、常温での観測時間的には分子の動きは凍結しており、固体ということもできるのでしょうか?いずれにしても単なる液体状態というのは違う気がしています。有難うございました。

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その他の回答 (14)

noname#175206
noname#175206
回答No.4

 それは、どの物理の分野から見たかによります。  確かに、ガラスは結晶構造をしておらず、ものすごく粘性の高い液体だという解釈も成り立ちます。実際、数百年くらい古い建物の窓ガラスなどは、下側が分厚くなっているそうです。  一方、例えば材料力学などからすれば、固体として取り扱うしかありません。 >では、熱した液状のガラスを冷やすと硬くなりますが、この状態変化は何でしょうか?  水-氷のような相転移ではなく、ガラスを構成している分子の運動が連続的に不活発になっていくということです。

neorolling55
質問者

お礼

ありがとうございます。やはりガラスは微妙な存在なのですね。

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回答No.3

という事は熱で溶けるビニールやゴムやプラスチックも液体? もともとは液体、または液体にも変化する、ならOKですが、ガラスはやっぱり液体ではないでしょう…。

neorolling55
質問者

お礼

ありがとうございます。他の非晶質材料が固体なのに、ガラスだけが液体というのは納得がいきませんよね。

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  • hime_mama
  • ベストアンサー率32% (1543/4717)
回答No.2
参考URL:
http://tamagoya.ne.jp/potechi/2002/20020203.htm,http://d.hatena.ne.jp/keyword/%A5%AC%A5%E9%A5%B9
neorolling55
質問者

お礼

有難うございます。参考URL見ました。では、非晶質高分子材料は液体なのですか?

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  • Ichitsubo
  • ベストアンサー率35% (479/1351)
回答No.1

ガラスが液体だとする説は、 ガラスも緩やかに形が変わると言うことなのでしょう。 しかし、ガラスは「ガラス」という状態というのがここ最近の考えだったとおもいます。

neorolling55
質問者

お礼

有難うございます。ということは、既存の概念に当てはまらない状態なんでしょうか。

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