Cos'è la transizione di vetro?

Polimeri che non sono strutturati come cristalli a livello molecolare dello stato di cambiamento con temperatura in modo diverso rispetto alle sostanze cristalline.La temperatura di transizione del vetro è il punto in cui il polimero subisce un cambiamento nello stato.I materiali al di sopra di questa temperatura sono generalmente più flessibili e quelli a temperature più fredde sono fragili perché le molecole non possono piegarsi o spostarsi prontamente in luoghi diversi.La transizione di vetro è osservata solo in solidi che non hanno molecole disposte in cristalli;Questi sono chiamati amorfi e includono vetro, gel e film sottili.

A seconda del materiale, il punto di transizione del vetro si verifica a una temperatura diversa, che è correlata alla sua capacità termica.Alcuni materiali come la gomma hanno molecole sia cristalline che amorfe.Le temperature per ciascuno in un oggetto possono essere diverse.Le strutture a base di cristalli si sciolgono a una certa temperatura, ma le strutture con entrambi i tipi di molecole tendono a fluire per lunghi periodi di tempo.I componenti amorfi possono essere forti a una temperatura, mentre le molecole cristalline potrebbero essere in uno stato fuso se hanno già subito una transizione di fase. La transizione del vetro è diversa dalla fusione effettiva, perché non vi è alcun calore latente per assorbire gli aumenti della temperatura.A differenza di una sostanza di fusione, un polimero in transizione continuerà a riscaldarsi man mano che la temperatura di transizione viene attraversata.La capacità termica del polimero aumenta comunque, quindi il processo che subisce viene chiamato transizione di secondo ordine.Le strutture cristalline invece assorbono il calore e non aumentano di temperatura, mentre si scioglieno.

Se dovesse essere piegato fisicamente, un oggetto si fletterebbe come un pezzo di gomma quando è al di sotto del punto di transizione del vetro.Potrebbe anche rimanere solido se i legami molecolari sono abbastanza forti da resistere alla forza.Gli oggetti con molecole non così forti si rompono o si frantumeranno al di sotto della temperatura di transizione del vetro.I dashboard per auto di plastica e i palloni in plastica spesso reagiscono in modo simile con le variazioni di temperatura.

I materiali amorfi richiedono una certa quantità di energia termica per cambiare la loro struttura molecolare.La transizione del vetro dipende dall'energia necessaria per cambiare lo stato di un particolare materiale.Il fenomeno è diverso dallo scioglimento anche perché non è così evidente.I materiali spesso non mostrano le proprietà associate dopo la transizione di vetro a meno che non venga applicata una forza.Lo scioglimento, tuttavia, è visivamente evidente e ha un effetto più drammatico, come quando un cubo di ghiaccio cristallino si scioglie in acqua che scorre prontamente su una superficie.