Bataviske tårer [1] [2] (til ære for Batavia - det gamle navn på Holland), også Bolognese-kolber , Prins Ruperts dråber - hærdede dråber af hærdet glas med ekstremt høje indre mekaniske spændinger [3] .
Sandsynligvis var sådanne glasdråber kendt af glaspustere i umindelige tider, men de tiltrak sig videnskabsmænds opmærksomhed ret sent: et sted i midten af det 17. århundrede [4] . De dukkede op i Europa (ifølge forskellige kilder, i Holland , Danmark eller Tyskland ). De blev bragt til England af prins Rupert af Pfalz . Teknologien til at lave "tårer" blev holdt hemmelig, men det viste sig at være meget simpelt.
Hvis du taber smeltet glas i koldt vand, og glasset ikke brister derefter [5] , får du en dråbe i form af en haletudse, med en lang buet "hale". Samtidig har dråben enestående styrke : dens "hoved" kan slås med en hammer, og den vil ikke knække. Men hvis du brækker halen, splintres dråben øjeblikkeligt i små fragmenter [2] . Forsøget skal udføres i beskyttelsesglas, da "eksploderende" glas er meget farligt.
På billederne, der er optaget ved brug af højhastighedsfotografering , kan det ses, at "eksplosions"-fronten bevæger sig dråbevis ved en høj hastighed: 1,2 km/s (til sammenligning: lydens hastighed i luften er 0,34 km/s . eksplosiv detonationshastighed er 2—9 km/s ). Hvis eksperimentet udføres i mørke, er triboluminescens også mærkbar .
I polariseret lys kan det ses , at dråben ikke er isotropisk , men oplever stærke indre spændinger, hvilket forårsager så mærkelige egenskaber.
Smeltet glas krystalliserer ikke, når temperaturen falder , men går i en glasagtig tilstand , det vil sige, at atomerne i det hærdeglas ikke når at tage deres "korrekte" pladser, det samme som i en krystal , men danner en struktur, der ligner til strukturen af en væske . Det er vigtigt at bemærke, at egenskaberne af glas i denne tilstand - især volumenet - i det væsentlige afhænger af smeltens afkølingshastighed [6] .
Når en dråbe glas smeltet ved en temperatur på 400-600 °C falder i vand, afkøles dets ydre lag så hurtigt, at glasstrukturen ikke når at genopbygge, og den tilsvarende ændring (fald) i volumen er lille. Til gengæld afkøles dråbens kerne langsomt, og derfor ændrer kerneglasset sig i langt højere grad end glasset i det yderste lag. Imidlertid kan kernens volumen ikke ændre sig i overensstemmelse med ændringen i strukturen, da en sådan ændring i volumen forhindres af det ydre lag. Som et resultat strækkes kernen , og det ydre lag komprimeres . Med andre ord virker mekaniske trækspændinger i den indre del af det afkølede dråbe, mens trykspændinger virker i den ydre del [7] [8] . Den komprimerede skal er meget stærk (for eksempel er bunden af aerosoldåser eller betontunneler i undergrundsbanen arrangeret på samme måde ), men hvis skallen ødelægges, frigøres alle spændinger, og dråben eksploderer.
På samme måde opnås hærdet glas - men det har ikke den hale, som skallen kan knækkes for (mere præcist er sådanne "haler" hjørnerne med den største krumning). Hvis skallen stadig formår at blive knust (for eksempel ved at indsætte et glas af et sådant glas i et andet glas og opvarme det, eller ved at ramme enden af en plade af et sådant glas), er den samme "eksplosion" mulig.