Thủy tinh là chất lỏng ở nhiệt độ thông thường?

Nhiều người trong chúng ta đã được nghe thông tin rằng: Các thánh đường thời Trung cổ sở hữu lớp kính (hay còn gọi là thủy tinh) cửa sổ ở phần đáy dày hơn so với phần chóp. Hiện tượng này được lí giải do thủy tinh là một chất lỏng ở nhiệt độ phòng và qua nhiều thế kỷ, nó chảy chậm dần xuống phía dưới.

Tuy nhiên, mới đây, các nhà khoa học đã tiến hành kiểm tra một mẫu hổ phách 20 triệu năm tuổi của Dominica, một dạng thủy tinh tự nhiên. Họ phát hiện, cấu trúc của hổ phách không thay đổi vì ứng suất hay sức nóng nhiều hơn một mẫu đối chiếu mới hơn.

Cửa sổ hoa hồng phía bắc nổi tiếng của Nhà thờ Đức bà ở Paris, Pháp. (Ảnh: Shutterstock)

Điều này gợi nhắc một bài học vật lý rằng, sự khác biệt giữa chất rắn và chất lỏng có liên quan cấu trúc phân tử. Chất rắn thường có các phân tử được sắp xếp theo một cấu trúc tinh thể. Khi chất rắn bị đốt nóng, các phân tử của nó dao động cho tới khi chất rắn đạt nhiệt độ tan chảy và cấu trúc tinh thể của nó bị phá vỡ.

Chất lỏng trở thành chất rắn khi chúng mất đi đủ lượng nhiệt cần thiết. Đôi khi, một chất lỏng có tính "chậm đông" nếu vẫn là chất lỏng khi vượt qua điểm đóng băng bình thường của nó.

Sau khi nghiên cứu các ô kính cửa sổ thánh đường Trung cổ, một số chuyên gia tuyên bố, thủy tinh là một chất lỏng chậm đông vì nó ở thể rắn nhưng vẫn chảy.

Trong thực tế, thủy tinh không phải là chất lỏng hay chất rắn đơn thuần mà ở trạng thái giao thoa có tên gọi là "chất rắn vô định hình".

Vì thủy tinh là chất rắn vô định hình nên: "kính cửa sổ của các thánh đường ở nhiệt độ phòng sẽ mất nhiều thời gian hơn vạn vật xung quanh để tái sắp xếp bản thân như có vẻ tan chảy", theo Hiệp hội Khoa học Mỹ.

Các nhà nghiên cứu phát hiện, ngay cả các đồ tạo tác thủy tinh cổ hơn nhiều được tìm thấy trong những khu di tích La Mã hoặc Ai Cập cổ cũng không cho thấy bất kỳ dấu hiệu tan chảy nào qua nhiều thế kỷ.

Các ô cửa sổ bằng kính ở những thánh đường Trung Cổ dày, mỏng khác nhau ở các điểm khác nhau do cách chế tác, chứ không phải vì thủy tinh là chất lỏng. Những người thợ chế tác đã tạo ra chúng bằng cách thổi nên những ống thủy tinh hình trụ, rồi cán phẳng thành các tấm kính. Quá trình cán phẳng thường không đều và phần dày hơn luôn được lắp đặt ở đáy cửa sổ.