A transição vítrea é impulsionada principalmente pela termodinâmica, especificamente pelo conceito de energia livre. Ocorre quando um líquido é resfriado a um ponto em que sua mobilidade molecular se torna tão lenta que o líquido não flui mais e se comporta mais como um sólido. Esta transição é determinada principalmente pelas condições de temperatura e pressão, que influenciam o cenário de energia livre do sistema.
Durante o resfriamento, a energia livre de um líquido diminui à medida que a temperatura cai, favorecendo um estado cristalino mais ordenado. No entanto, se a taxa de resfriamento for rápida o suficiente, as moléculas líquidas não terão tempo suficiente para se reorganizarem e formarem cristais. Em vez disso, ficam presos num estado metaestável com uma energia livre mais elevada, resultando na formação de um vidro.
Termodinamicamente, a temperatura de transição vítrea (Tg) é definida como a temperatura na qual a capacidade térmica específica do material muda abruptamente, indicando uma mudança na dinâmica molecular. Abaixo de Tg, a entropia configuracional do material fica congelada, levando às propriedades características de um estado vítreo, como rigidez e falta de ordem de longo alcance.
Apesar da base termodinâmica da transição vítrea, é importante notar que fatores cinéticos, como taxa de resfriamento e estrutura molecular, também desempenham papéis significativos na formação de vidros. A capacidade de formar um vidro depende da capacidade do sistema de evitar a cristalização durante o resfriamento, o que pode ser influenciado por restrições cinéticas e pelas propriedades moleculares inerentes ao sistema.
Em resumo, a transição vítrea é impulsionada pela termodinâmica, com a temperatura e a pressão desempenhando papéis cruciais na determinação da paisagem de energia livre e da mobilidade molecular do sistema. No entanto, fatores cinéticos também contribuem para a formação de vidros, e a compreensão dos aspectos termodinâmicos e cinéticos é essencial para compreender e controlar o comportamento da transição vítrea.
