Velocidade de resfriamento mais rápida, na obtenção dos vidros, produz vidros com maiores ou menores volumes específicos? Explique.
Passo 1
O enunciado pergunta como a taxa de resfriamento durante a fabricação de um vidro afeta o seu volume específicov.
Conteúdo envolvido: diagrama qualitativo de v versus T (temperatura), conceito de temperatura fictíciaT_f e relaxação estrutural em vidros.
Passo 2
Desenho qualitativo de v versus T:
\begin{array}{l} \text{– No estado de líquido super-resfriado: queda linear de \(v\) com \(T\), inclinação } \alpha_\ell = \frac{dv}{dT}\Big|_\ell.\\ \text{– No estado vítreo: também linear, mas com inclinação menor } \alpha_g = \frac{dv}{dT}\Big|_g,\quad \alpha_g < \alpha_\ell. \end{array}
Essas duas retas se cruzam se extrapoladas, definindo a temperatura fictíciaT_f do vidro.
Passo 3
Explicação de T_f:
T_f = \text{temperatura em que a reta do líquido extrapolado intercepta a reta do vidro.}í
Fisicamente, T_f indica a temperatura a que a estrutura “congela”:
– Se o resfriamento é lento, o vidro tem mais tempo para relaxar, seu T_f fica mais baixo (mais próximo de \mathrm{T_g} em equilíbrio) e o volume congela num valor menor.
– Se o resfriamento é rápido, há menos tempo de relaxação, T_f fica mais alto e o volume congela num valor maior.
Passo 4
Relação direta com a taxa de resfriamento:
– Taxa alta ⇒ T_f alto ⇒ estrutura retém configurações de temperatura elevada ⇒ maior volume específicov.
– Taxa baixa ⇒ T_f baixo ⇒ estrutura relaxa mais ⇒ menor volume específicov.
Resposta
Uma velocidade de resfriamento mais rápida produz vidros com maiores volumes específicos, pois o vidro “congela” estruturalmente a uma temperatura fictícia mais alta, mantendo um volume maior.