Em quais temperaturas podem ocorrer o fenômeno da cristalização nos vidros?

Passo 1

O enunciado pergunta em quais temperaturas, ao se aquecer um vidro amorfo, ele pode sofrer o fenômeno de cristalização. O conteúdo principal envolve a teoria do vidro como líquido super­resfriado metastável, a transição vítrea, nucleação e crescimento cristalino.

Passo 2

Um vidro é um líquido super­resfriado que ficou amorfo ao passar por uma taxa de resfriamento rápida, de modo que não cristalizou. Ao aquecer esse material ele atravessa:
  1. A região abaixo da temperatura de transição vítrea \,T_g, onde as mobilidades atômicas são muito baixas.
  2. A região entre \,T_g e a temperatura de início de cristalização \,T_x, chamada de líquido super­resfriado, onde as mobilidades começam a aumentar, mas a nucleação é ainda lenta.
  3. A região acima de \,T_x, onde a nucleação e o crescimento de cristais se tornam significativos até chegar à temperatura de fusão \,T_m.

Passo 3

Definimos as temperaturas-chave:
T_g = \text{temperatura de transição vítrea},çãí
T_x = \text{temperatura de início de cristalização (onset crystallization)},íçã
T_m = \text{temperatura de fusão do material cristalino}.ã
Entre \,T_g e \,T_x a cristalização é muito lenta; acima de \,T_x há energia térmica suficiente para que ocorra nucleação crescente de sítios cristalinos.

Passo 4

Portanto, na prática, o fenômeno de cristalização nos vidros ocorre principalmente na faixa
T_x \;<\; T \;<\; T_m,
sendo mais rápido quanto mais próximo de \,T_m, mas já visível a partir de \,T_x. Na região
T_g \;\le\; T \;<\; T_x
a cristalização existe, porém em escalas de tempo muito longas (às vezes geológicas).

Resposta

A cristalização em vidros ocorre na região de líquido super­resfriado, ou seja, para
T_x \;<\; T \;<\; T_m,
sendo \,T_x a temperatura de início de cristalização logo acima de \,T_g. Temperaturen abaixo de \,T_g mostram cristalização desprezível em prazos práticos.

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