Batavské slzy [1] [2] (na počest Batavie - starý název Holandska), také boloňské baňky , kapky prince Ruperta - tvrzené kapky tvrzeného skla s extrémně vysokými vnitřními mechanickými pnutími [3] .
S největší pravděpodobností takové skleněné kapky znali skláři odnepaměti, ale pozornost vědců přitáhly spíše pozdě: někde v polovině 17. století [4] . Objevily se v Evropě (podle různých zdrojů v Holandsku , Dánsku nebo Německu ). Do Anglie je přivezl princ Rupert z Falce . Technologie výroby "slz" byla držena v tajnosti, ale ukázalo se, že je velmi jednoduchá.
Pokud pustíte roztavené sklo do studené vody a sklo poté nepraskne [5] , dostanete kapku v podobě pulce s dlouhým zakřiveným „ocáskem“. Kapka má zároveň výjimečnou sílu : její „hlava“ může být zasažena kladivem a nerozbije se. Pokud ale zlomíte ocas, kapka se okamžitě roztříští na malé úlomky [2] . Pokus je nutné provádět v ochranných brýlích, protože „explodující“ sklo je velmi nebezpečné.
Na snímcích zaznamenaných pomocí vysokorychlostní fotografie je vidět, že „explozní“ přední část se po kapkách pohybuje vysokou rychlostí: 1,2 km/s (pro srovnání: rychlost zvuku ve vzduchu je 0,34 km/s , explozivní detonační rychlost je 2— 9 km/s ). Pokud se experiment provádí ve tmě, je také patrná triboluminiscence .
V polarizovaném světle je vidět , že kapka není izotropní , ale zažívá silné vnitřní pnutí, což způsobuje takové podivné vlastnosti.
Roztavené sklo při poklesu teploty nekrystalizuje , ale přechází do skelného stavu , to znamená, že atomy kaleného skla nestihnou zaujmout svá „správná“ místa, stejně jako v krystalu , ale vytvoří podobnou strukturu ke struktuře kapaliny . Je důležité poznamenat, že vlastnosti skla v tomto stavu – zejména objem – do značné míry závisí na rychlosti ochlazování taveniny [6] .
Když kapka skla roztavená o teplotě 400–600 °C spadne do vody, její vnější vrstva se ochladí tak rychle, že se struktura skla nestihne znovu vybudovat a odpovídající změna (úbytek) objemu je malá. Na druhé straně se jádro kapky ochlazuje pomalu, a proto se struktura jádrového skla mění v mnohem větší míře než u skla ve vnější vrstvě. Objem jádra se však nemůže měnit podle změny struktury, protože takové změně objemu brání vnější vrstva. V důsledku toho se jádro natáhne a vnější vrstva se stlačí . Jinými slovy, mechanická tahová napětí působí ve vnitřní části chlazené kapky, zatímco tlaková napětí působí ve vnější části [7] [8] . Stlačený plášť je velmi pevný (např. dna aerosolových plechovek nebo betonové tunely metra jsou uspořádány stejným způsobem ), ale pokud je plášť zničen, uvolní se všechna napětí a kapka exploduje.
Podobně se získá tvrzené sklo - nemá však ocas, pro který by se dala rozbít skořápka (přesněji takové „ocasy“ jsou rohy s největším zakřivením). Pokud se přesto podaří rozbít skořápku (například vložením sklenice takového skla do jiné sklenice a zahřátím nebo nárazem na konec tabule takového skla), je možný stejný „výbuch“.