Spezifische Wärme von Schmelzen und Gläsern

Abstract

Von fünfzehn Gläsern der Schott-Produktion wurde die spezifische Wärme von Raumtemperatur bis 1400 °C gemessen. Der Temperaturverlauf im glasigen Bereich kann mit einer Debye-Funktion beschrieben werden, jedoch mit temperaturabhängigen charakteristischen Temperaturen. Der Sprung bei Tg ist von derselben Größenordnung wie bei organischen Stoffen mit Ausnahme der Aluminium-Borosilicatgläser. Die isobaren spezifischen Wärmen der Schmelzen sind temperaturunabhängig. Die Atomwärmen aller gemessenen Schmelzen sind konstant Cp = 28,6 J * K¯¹ Tom¯¹, ebenso ungefähr auch die Volumenwärmen Cp = 3,310⁶ J K¯¹ m¯³. Von zwei Gläsern wurden auch die Dichte und Kompressibilität gemessen Der Ehrenfest-Faktor ρ = (ΔCpΔxT)/ (Tg * V * (ΔA)²) war ungefähr 2. Als Ursache der Abweichung von ρ = 1 konnte die Anharmonizität der Gitterschwingungen und ein verschmierter Einfriermechanismus angegeben werden. Die Differenz Cp — Cv ist im glasigen Zustand zu vernachlässigen; oberhalb Tg ist sie merklich. Der Temperaturverlauf von Cp — C, ist ähnlich wie der des Ausdehnungskoeffizienten. The specific heats of melts and glasses The specific heat of fifteen commercial Schott glasses was measured from room temperature to 1400 °C. In the glassy state the temperature dependence can be described by a Debye function but with a temperature-dependent charac-teristic temperature. The step at Tg is of the same order of magnitude as in organic materials except for aluminium borosilicate glasses. The isobars of specific heat are in-dependent of temperature for the melts. The atomic heats of all measured melts are constant : Cp = 28,6 J * K¯¹ Tom¯¹ and the volumetric heats approximately so : Cp = 3,310⁶ J K¯¹ m¯³. Density and compressibility were also measured for two glasses. The Ehrenfest factor ρ = (ΔCpΔxT)/ (Tg * V * (ΔA)²) was approximately 2. The deviation from the value of unity can be attributed to the anharmonicity of the lattice vibrations and a broadened "freezing-in" mechanism. The difference between Cp and Cv in the glassy state is negligible but it is appreciable above Tg. The temperature dependence of Cp - Cv is similar to that of the expansion coefficient. La chaleur spécifique des fontes et des verres La chaleur spécifique de quinze verres Schott a été mesurée depuis la température ambiante jusqu'à 1400 °C. L'évolution en fonction de la température dans le domaine vitreux peut étre décrite à l'aide d'une fonction de Debye, en utilisant toutefois des températures caractéristiques qui sont elles-mêmes fonction de la température. La variation brusque de la courbe au point Tg est du méme ordre de grandeur que dans les substances organiques, avec une exception pour les verres boro-aluminosilicatés. Les chaleurs spécifiques isobares des fontes sont indépendantes de la température. Les chaleurs atomiques de toutes les fontes mesurées sont constantes (28,6 J * K¯¹ Tom¯¹), de mme, approxima-tivement, que les chaleurs volumiques (Cp = 3,310⁶ J K¯¹ m¯³). On a également mesuré la densité et la compressibilité de deux verres. Le facteur d'Ehrenfestp que ρ = (ΔCpΔxT)/ (Tg * V * (ΔA)²) était d'environ 2. On a u montrer ue l'anharonicité) des vibrations du réseau et un blocage du mécanisme de transformation étaient ä la base de l'anomalie de ρ = 1. La différence Cp - Cv est négligeable à l'état vitreux; elle est sensible au-dessus de Tg. L'évolution de Cp - Cv en fonction de la température est semblable à celle du coefficient de dilatation.