Vidros: sólidos ou líquidos? Uma análise via simulação computacional
Ano de defesa: | 2019 |
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Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Universidade Federal de São Carlos
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Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
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Resumo: | For many centuries there were different definitions of what glass would be, this discussion persists to current days. Is glass a solid or liquid material? In this work, we answer this question through computational simulations of the main properties of the crystalline solid, liquid and glass materials, comparing its behavior and results. We studied four types of materials models, silicon (Si), zirconium (Zr), silica (SiO 2 ) and alloy of Zr 50 Cu 50 . We have shown that there is a physical change in the process of between the supercooled liquid and the glass, which relates the high viscosity that the glass has with the relaxation time. Based on our results, we affirm that glass does not is a solid nor a liquid, it is a state of matter unique and we create a new definition for it: Glass, within a human time scale, is a physical states of matter with a globally amorphous structure, containing nuclei organized at medium atomic distances throughout the material. It has a temperature called the glass transition, where ergodicity is broken kinetically. Below this temperature, the relaxation time and viscosity increase infinitely, giving the material mechanical rigidity. This state of matter is not thermodynamically stable, which causes it to relax spontaneously over time, with the crystal as its final destination over a very large time limit. |
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Michelin, José VitorRino, José Pedrohttp://lattes.cnpq.br/6801067322823031http://lattes.cnpq.br/43943149737494032019-11-13T12:26:58Z2019-11-13T12:26:58Z2019-10-10MICHELIN, José Vitor. Vidros: sólidos ou líquidos? Uma análise via simulação computacional. 2019. Tese (Doutorado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12016.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12016For many centuries there were different definitions of what glass would be, this discussion persists to current days. Is glass a solid or liquid material? In this work, we answer this question through computational simulations of the main properties of the crystalline solid, liquid and glass materials, comparing its behavior and results. We studied four types of materials models, silicon (Si), zirconium (Zr), silica (SiO 2 ) and alloy of Zr 50 Cu 50 . We have shown that there is a physical change in the process of between the supercooled liquid and the glass, which relates the high viscosity that the glass has with the relaxation time. Based on our results, we affirm that glass does not is a solid nor a liquid, it is a state of matter unique and we create a new definition for it: Glass, within a human time scale, is a physical states of matter with a globally amorphous structure, containing nuclei organized at medium atomic distances throughout the material. It has a temperature called the glass transition, where ergodicity is broken kinetically. Below this temperature, the relaxation time and viscosity increase infinitely, giving the material mechanical rigidity. This state of matter is not thermodynamically stable, which causes it to relax spontaneously over time, with the crystal as its final destination over a very large time limit.Durante muitos séculos, houve diferentes definições do que seria o vidro, essa discussão per- siste até os dias atuais. O vidro é um material sólido ou um líquido? Neste trabalho, predente- mos responder essa pergunta através de simulações computacionais das principais propriedades dos materiais sólido cristalino, líquido e vidro, comparando seus comportamentos e resultados. Estudamos quatro tipos de modelos de materiais, silício (Si), zircônio (Zr), sílica (SiO 2 ) e uma liga de Zr 50 Cu 50 . Mostramos que existe uma mudança física no processo de transição entre o líquido super-resfriado e o vidro, o qual relaciona a alta viscosidade que o vidro possui com o tempo de relaxação. Baseados em nossos resultados, afirmamos que o vidro não é um sólido nem um líquido, ele é uma estado da matéria único, então criamos uma nova definição para ele: Vidro, dentro de uma escala de tempo humano, é um estado físico da matéria com estrutura globalmente amorfa, contento núcleos organizados em médias distâncias atômicas espalhados em seu interior. Ele possui uma temperatura chamada de transição vítrea, onde a ergodicidade é quebrada cineticamente. Abaixo dessa temperatura, o tempo de relaxação e a viscosidade crescem infinitamente, dando ao material uma rigidez mecânica. Esse estado da matéria não é estável termodinamicamente, o que faz com que ele relaxe espontaneamente com o passar do tempo, tendo o cristal como seu destino final em um limite de tempo muito grande.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: código de financiamento - 01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessVidroRelaxaçãoCinéticaDinâmica molecularTransição VítreaGlassRelaxationGlass TransitionKineticsMolecular dynamicsCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA ESTATISTICA E TERMODINAMICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERALVidros: sólidos ou líquidos? Uma análise via simulação computacionalGlass: solid or liquid? An analysis via computer simulationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTESE.pdfTESE.pdfTese finalapplication/pdf49054202https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12016/1/TESE.pdfcad97b370aa4d389ce507387264ac4a5MD51CartaComprovante.pdfCartaComprovante.pdfCarta Comprovanteapplication/pdf212729https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12016/3/CartaComprovante.pdf47ce189977397fd9dc7bcd484786ece6MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12016/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTESE.pdf.txtTESE.pdf.txtExtracted texttext/plain258533https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12016/4/TESE.pdf.txt8cccec74b862cb31f79a452a518a32cdMD54CartaComprovante.pdf.txtCartaComprovante.pdf.txtExtracted texttext/plain1https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12016/6/CartaComprovante.pdf.txt68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD56THUMBNAILTESE.pdf.jpgTESE.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7333https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12016/5/TESE.pdf.jpga41f4a2a8e75cd33c55a36d3fdd6d74dMD55CartaComprovante.pdf.jpgCartaComprovante.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg11531https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12016/7/CartaComprovante.pdf.jpg76f31556b1425d6711dd90aae0f94c61MD57ufscar/120162019-11-14 06:16:08.177oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/12016Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T12:58:26.541304Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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