Интересное свойство капли принца Руперта (видео)

26 марта 2013

Капли принца Руперта (Rupert's Drops), также известные как шары Руперта (Rupert's Balls) или голландские слезы (Dutch tears), представляют собой стеклянные объекты, созданные путем помещения расплавленного стекла в холодную воду. Стекло резко охлаждается и принимает форму головастика – голова в форме капли с длинным, тонким хвостом. Вода быстро остужает расплавленное стекло на внешней поверхности капли, в то время как внутренняя часть капли остается значительно горячее.

Интересное свойство капли принца Руперта

В итоге получается что-то похожее на закаленное стекло, из которого можно, например, создавать необычные скульптуры.

Условно выделим в капле наружный слой и внутреннее ядро. Капля охлаждается с поверхности, и ее наружный слой сжимается и уменьшается в объеме, пока ядро остается жидким и горячим.

После того как внутри шарика понизится температура, начнет сжиматься и ядро. Но процессу будет сопротивляться уже твердый наружный слой. С помощью межмолекулярных сил притяжения он цепко держит ядро, которое, остыв, вынуждено занимать больший объем, чем, если бы оно охладилось свободно.

В результате на границе между наружным слоем и ядром возникнут силы, тянущие наружный слой внутрь, создавая в нем напряжения сжатия, а внутреннее ядро - наружу, создавая в нем напряжения растяжения.

Эти напряжения при слишком быстром охлаждении очень велики. Так что внутренняя часть шарика может оторваться от внешней части, и тогда в капельке образуется пузырек.

Очень высокое остаточное напряжение приводит к появлению необычных качеств, например таких, как способность выдерживать удар молотком по головной части капли принца Руперта, не нарушая ее целостность.

А вот если слегка повредить хвостик, то капля разрушается с огромной скоростью. Разрушение происходит со скоростью 1658 метров в секунду, что составляет примерно 5968,8 километров в час.

Чисто визуально человек не в силах заметить процесс разрушения. А вот регистрация на видеокамеру со скоростью 100000 кадров в секунду, позволяет получить интересное видео, которое вы можете посмотреть ниже. Видеоролик создан силами проекта «Smarter Every Day»