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Titolo: Solidi amorfi

Salve a tutti del forum, scrivo oggi qui per la prima volta, ma vi leggo da un po' di tempo, trovando molto stimolanti le vostre discussioni. 
 
Sto studiando per l'esame di Fisica dello Stato Solido. Nella dispensa usata dal mio prof, leggo la seguente frase, senza nessuna ulteriore spiegazione:
 
"Si parler� di solido amorfo quando la solidificazione del fuso avviene senza rispettare l'equilibrio termodinamico".
 
 
Inutile dirvi che non mi � per niente chiaro cosa intende, e scrivo qui per chiedervi una mano per comprenderla. O per lo meno, qualcuno saprebbe indicarmi qualche libro in cui approfondire la questione?
Grazie a chi vorr� aiutarmi!


Quando si addensano concetti in una sola frase come quella che riferisci, 
si rischia seriamente di dare un enunciato poco chiaro, se non errato.
 
Abbiamo una sostanza (pura) allo stato liquido a una certa pressione e 
temperatura e sappiamo che puo' solidificare (meglio: cristallizzare) 
se abbassiamo opportunamente T. La trasformazione liquido-solido (una 
transizione di fase) puo' avvenire in condizioni prossime quanto si 
puo' all'equilibrio (in tal caso la T resta praticamente costante), o 
in condizioni lontane dall'equilibrio (qui non si puo' piu' parlare 
propriamente di T e cio' accade se raffreddiamo bruscamente). In altri 
termini, quella trasf. puo' essere (praticamente) reversibile o no. 
Nel primo caso ci aspettiamo che il solido ottenuto sia cristallino, 
nel secondo amorfo (per es. un cristallo con relativamente alta densita' 
di difetti). 
 
Cio' detto, rileggendo, mi sembra si' migliore, ma certo si potrebbe 
voler di meglio, ma ora non riesco.
 
Accenno ad un'altra recondita ma non trascurabile possibilita'.
Anche facendo in modo da essere il piu' possibile vicini all'equilibrio, 
per qualche sostanza potrebbe non avvenire la solidificazione nonostante 
si scenda al di sotto (anche alquanti gradi) di T_fusione (che in condiz. 
di equilibrio e' uguale a T_solidificazione); raffreddando ancora, alla 
fine il solido si ottiene, ma non cristallino.
 
E' un gioco tra deltaH e T*deltaS, lo vedrai in termodinamica.
 
Ciao
Patrizio

 la questione?
 
Uhm. Credo che il tuo prof stia semplificando (forse un po' troppo). La 
frase che riporti sembra dare per scontato che un solido amorfo si 
ottenga esclusivamente per solidificazione da un liquido. Non e' cosi'. 
Ci sono diverse tecniche che portano a solidi amorfi senza passare pr il 
raffreddamento di liquidi. P.es. bombardamento ionico di un materiale 
oppure crescita dal vapore, precipitazione in soluzione,...
 
Detto questo, il solido amorfo ha tutte le proprieta' di un solido (in 
particolare non "scorre" su tempi sperimentali anche lunghissimi) ma non 
mostra segni di ordine a lunga distanza tipiche del solido cristallino. 
Ovvero  manca una simmetria per traslazioni discrete.
 
Se esista uno stato di equilibrio (termodinamico) amorfo o se si tratta 
in ogni caso di stati metastabili e' una questione teorica a mia 
conoscenza non risolta. Tuttavia in pratica si puo' contare su un' 
evidenza sperimentale che mostra come certi stati amorfi sono stabili 
dal punto di vista operativo.
 
Per i vetri (gli amorfi ottenuti per sottoraffreddamento di un liquido) 
la questione del non equilibrio termodinamico e' operativamente semplice 
da verificare: si scopre sperimentalmente che le proprieta' dei vetri 
ottenibili sottoraffreddando velocemente un liquido, per evitare la 
nucleazione di cristalli, sono dipendenti dalla velocit�  di 
raffreddamento, ovvero dalla storia della trasformazione. Piu' che 
sufficiente per escludere di essere in presenza di uno stato di genuino 
equilibrio termodinamico. Anche se molte delle quantita' termodinamiche 
restano ben definite e  misurabili.
 
La caratterizzazione degli amorfi dal punto di vista sprimentale e' 
abbastanza sotto controllo. Dal punto di vista teorico, la transizione 
liquido-vetro e' uno dei problemi piu' "caldi" (e tosti) della fisica 
della materia condensata: nonostante decenni di attacchi su vari fronti, 
tuttora manca una teoria completa in grado di dar conto di tutta la 
fenomenologia dei sistemi vetrosi. Le teorie fin qui siluppate hanno 
cercato dar conto di aspetti cinetici/dinamici o di aspetti 
termodinamici ma (fin qui) con poca capacit�  di metter insieme i due 
diversi punti di vista.
 
Giorgio

 propriamente di T e cio' accade se raffreddiamo bruscamente).
 
In realtà il rilassamento verso la distribuzione di Maxwell di un 
sistema termostatato e' molto rapida e non varia significativamente 
sottoraffreddando il liquido o passando al solido. Pertanto la 
temperatura resta ragionevolmente ben definita. Sono i rilassamenti 
strutturali che cominciano ad avere tempi divergenti.
 
Giorgio

 Giorgio
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)

 catodica ... non c'ï¿œ limite alle minchiate che prendono piede :_(
 
Acqua e vetri condividono un' idea di fondo che si aggira negli srudi 
scientifici da qualche decennio: che ci sia uno stato termodinamico di 
equilibrio inaccessibile sperimentalmente che controlla le proprieta' di 
questi sistemi.
 
Per l' acqua c'e' l' ipotesi di un secondo punto critico irraggiungibile 
per ragioni cinetiche essendo ben dentro la regione di sottoraffreddamento.
 
Per i vetri l' idea che parte delle proprieta' siano espressioni di un 
avera transizione di fase ad un amorfo ideale, preclusa anche questa in 
pratica da ragioni di cinetica.
 
Comunque, quanto a minchiate, avrai visto la pubblicita' della Nuova ACE 
Gentile con la incredibile molecola H8+ (!!!!).
Altrimenti:
https://www.youtube.com/watch?v=u2k0ElMhVCk
 
 
Giorgio

 Giorgio
 
Grazie dell'attenzione
 
Patrizio

 sicurezza chiedo).
 
Non solo. Anche il liquido sottoraffreddato che solidifica mostra tempi 
di rilassamento divergenti.
 
Giorgio