В інтернеті є безліч відео, що наочно показують, як змінюються властивості матеріалів після занурення в рідкий азот. Багато з них стають дуже крихкими і навіть замерзла квітка розбивається на осколки при падінні. Чому так відбувається?
Охолодження робить одні матеріали дуже крихкими, а властивості інших майже не змінюються. У чому ж тут справа?
Практично будь-які предмети можуть стати крихкими і ламкими при охолодженні до достатньої температури. Найефектніше виглядає заморозка в рідкому азоті троянд - після падіння на підлогу вони розбиваються як порцелянові гуртки, чого від звичайних кольорів ніяк не очікуєш. Чим обумовлена така метаморфоза?
Для початку слід розібратися в відмінності між поняттями «твердість» і «крихкість». Алмаз вважається самим твердим матеріалом, однак при цьому він і досить крихкий. Твердість - це здатність матеріалу чинити опір впровадженню в нього іншого об'єкта. Крихкість же означає схильність матеріалу до руйнування при певному впливі. Тобто, незважаючи на те, що алмаз дуже добре опирається впровадженню іншого матеріалу, його все ж неважко зруйнувати, якщо знати, уздовж яких кристалічних площин прикладати силу.
Через особливу структуру у деяких твердих матеріалів фізичні властивості майже не змінюються з пониженням температури. Наприклад, папір не стає більш крихким при температурі рідкого азоту, оскільки складається з безлічі деревних волокон, взаємне розташування яких слабо змінюється при охолодженні. Ланцюг може поводитися точно так само - сталь стане крихкою, але ланки все одно будуть ковзати через один одного і сам ланцюг буде згинатися, незважаючи на те, що сталь, з якої вона зроблена, може розбитися при хорошому ударі молотком.
Але всередині багатьох інших матеріалів відбуваються серйозні зміни. При кімнатній температурі їх молекули і атоми могли рухатися один відносно одного, що дозволяло об'єкту деформуватися. Але при охолодженні енергія, а значить і свобода переміщення, їх атомів і молекул стала нижчою, через що деформаційні здібності речовини також стали гіршими. В результаті матеріал став гірше чинити опір руйнуванню через зниження пластичності, яка раніше дозволяла хоч якось скомпенсувати механічний вплив.
За матеріалами University of Illinois at Urbana-Champaign