Transición Vítrea

[1]​ Un sólido amorfo que muestra una transición vítrea se llama vidrio.Note 3: En un polímero parcialmente cristalino, la transición vítrea se produce sólo en las partes amorfas.[8]​ La transición vítrea de un líquido a un estado sólido puede ocurrir por enfriamiento o compresión.Otros materiales, como muchos polímeros, carecen de un estado cristalino bien definido y forman vidrios fácilmente, incluso con enfriamiento o compresión muy lentos.El coeficiente de expansión para el estado vítreo es aproximadamente equivalente al del sólido cristalino.Tg se encuentra en la intersección entre la curva de enfriamiento (volumen versus temperatura) para el estado vítreo y el líquido sobreenfriado.Se cree ampliamente que el verdadero estado de equilibrio es siempre cristalino.Se cree que el vidrio existe en un estado cinéticamente cerrado, y su entropía, densidad, etc., dependen de la historia térmica.Al enfriar un líquido, los grados internos de libertad se desequilibran sucesivamente.En este contexto, Tg es la temperatura correspondiente al punto A en la curva.Una definición se refiere a la viscosidad, fijando Tg en un valor de 1013 poises (o 1012 Pa·s).Cualquiera de estos pasos o torceduras se pueden utilizar para definir Tg.Para que esta definición sea reproducible, se debe especificar la velocidad de enfriamiento o calentamiento.Para un material semicristalino, como el polietileno que es 60–80% cristalino a temperatura ambiente, la transición vítrea citada se refiere a lo que sucede con la parte amorfa del material al enfriarse.Al extrapolar la capacidad térmica del líquido subenfriado por debajo de su temperatura de transición vítrea, es posible calcular la temperatura a la cual la diferencia en entropías se vuelve cero.Esto nunca se ha verificado experimentalmente debido a la dificultad de lograr una velocidad de enfriamiento lo suficientemente lenta, al tiempo que se evita la cristalización accidental.Hay al menos otras tres posibles soluciones a la paradoja de Kauzmann.Casi todas las formas cristalinas implican unidades tetraédricas de SiO4 unidas entre sí por vértices compartidos en diferentes disposiciones.La temperatura de transición Tg en los silicatos está relacionada con la energía requerida para romper y volver a formar enlaces covalentes en una red de enlaces covalentes amorfa(o red aleatoria).Alternativamente, P, que tiene una valencia de 5, ayuda a reforzar una red ordenada, y por lo tanto aumenta la Tg.Cuando se alcanza la temperatura del vidrio, la rigidez permanece igual durante un tiempo, es decir, en o cerca de E2, hasta que la temperatura supera la Tm, y el material se derrite.La Tg puede reducirse significativamente mediante la adición de plastificantes en la matriz del polímero.Las moléculas más pequeñas de plastificante se insertan entre las cadenas de polímero, lo que aumenta el espacio y el volumen libre, y les permite moverse una a la otra incluso a temperaturas más bajas.La adición de grupos laterales no reactivos a un polímero también puede hacer que las cadenas se separen entre sí, reduciendo la Tg.Si un plástico con algunas propiedades deseables tiene una Tg que es demasiado alta, a veces se puede combinar con otra en un copolímero o material compuesto con una Tg por debajo de la temperatura del uso previsto.[39]​ Por lo tanto, el movimiento térmico en líquidos se puede descomponer en vibraciones longitudinales elementales (o fonones acústicos), mientras que las vibraciones transversales (u ondas de corte) se describieron originalmente solo en sólidos elásticos que exhiben el estado cristalino altamente ordenado de la materia.[45]​ Estas predicciones se confirmaron mediante experimentos en vidrios comerciales y vitrocerámicos, donde las rutas libres medias aparentemente estaban limitadas por la "dispersión del límite interno" a escalas de longitud de 10 a 100 micrómetros (0.00039-0.00394 pulgadas).[56]​ Por lo tanto, si la conductividad eléctrica es baja, la trayectoria libre media de los electrones es muy corta.Dado que el orden de corto alcance es similar en vidrios y cristales, las energías electrónicas deberían ser similares en estos dos estados.