Батавские слёзки

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
поляризованном свете

Батавские слёзки

принца Руперта (англ. Prince Rupert's drops) — застывшие капли закалённого стекла, обладающие чрезвычайно высокими внутренними механическими напряжениями[3]
.

Внешние изображения
Батавская слёзка под прессом, сминающая свинец. Gif-картинка.
Разлетающаяся батавская слёзка. Gif-картинка.

История

Скорее всего, подобные стеклянные капли были известны

Руперт Пфальцский
. Технология изготовления «слёзок» держалась в секрете, но на поверку оказалась очень простой.

Опыт

Если капнуть расплавленным стеклом в холодную воду и стекло после этого не лопнет, а начнёт застывать[5], получается капля в форме головастика, с длинным изогнутым «хвостом». При этом «голова» капли обладает исключительной прочностью, по ней можно бить металлическим молотком в полную силу, и в зависимости от объёма она выдерживает усилие гидравлического пресса до 30 тонн, оставляя вмятину на стали.

Но стоит надломить или просто задеть «хвост» капли, она мгновенно разлетается на мелкие осколки

высокоскоростной съёмки, видно, что фронт «взрыва» движется по капле с большой скоростью: 1,2 км/с (для сравнения: скорость звука в воздухе 0,34 км/с, скорость детонации
взрывчатки — 2—9 км/с).

Если опыт проводится в темноте, заметна также

, а испытывает сильные внутренние напряжения, что и вызывает такие свойства.

Физическое объяснение

Расплавленное стекло при понижении

кристалле, места, а формируют структуру, подобную структуре жидкости. Характеристики стекла в этом состоянии — в частности, объём — существенно зависят от скорости охлаждения расплава[6]
.

Когда капля стекла, расплавленного при температуре 400—600 

метро
), но если оболочку разрушить, все напряжения высвобождаются, и капля взрывается.

Аналогичным образом получают закалённое стекло — однако у него нет того хвостика, за который можно сломать оболочку (точнее, такими «хвостиками» являются углы с наибольшей кривизной). Если оболочку всё-таки удастся сломать (например, вставив стакан из такого стекла в другой стакан и нагрев, или ударив по торцу листа из такого стекла), возможен такой же «взрыв».

Применение

Несмотря на прочность самой капли, прикладное их применение не задокументировано. Их слабое место — хвост: его очень легко сломать. После надлома хвоста тело капли раскрошится само, поэтому капли почти не имеют прикладной ценности[9].

См. также

Примечания

  1. s:ЭСБЕ/Батавские слезки
  2. 1 2 Транковский, 2006.
  3. Д. Гиббс. Термодинамические работы. — Рипол Классик, 2013. — С. 268. — 5458504372 с.
  4. Beckmann, 1846, с. 241—242.
  5. Гидравлический Пресс Против Капель Руперта Продолжение - Youtube. Дата обращения: 16 апреля 2021. Архивировано 16 апреля 2021 года.
  6. Шульц М. М., Мазурин О. В. Современное представление о строении стёкол и их свойствах. — Л.: Наука. 1988. — 200 с. — ISBN 5-02-024564-X.
  7. Самоцкая В. Взрывающаяся капля принца Руперта Архивная копия от 11 июля 2016 на Wayback Machine
  8. Mystery.
  9. Парадокс Капли Руперта. Дата обращения: 6 сентября 2023. Архивировано 6 сентября 2023 года.

Литература

Ссылки