La transition vitreuse est principalement motivée par la thermodynamique, en particulier par le concept d'énergie libre. Cela se produit lorsqu'un liquide est refroidi à un point tel que sa mobilité moléculaire devient si lente que le liquide ne s'écoule plus et se comporte davantage comme un solide. Cette transition est principalement déterminée par les conditions de température et de pression, qui influencent le paysage énergétique libre du système.

Pendant le refroidissement, l’énergie libre d’un liquide diminue à mesure que la température baisse, favorisant un état cristallin plus ordonné. Cependant, si la vitesse de refroidissement est suffisamment rapide, les molécules liquides n’ont pas suffisamment de temps pour se réorganiser et former des cristaux. Au lieu de cela, ils se retrouvent piégés dans un état métastable avec une énergie libre plus élevée, entraînant la formation d’un verre.

Thermodynamiquement, la température de transition vitreuse (Tg) est définie comme la température à laquelle la capacité thermique spécifique du matériau change brusquement, indiquant un changement dans la dynamique moléculaire. En dessous de Tg, l'entropie configurationnelle du matériau se fige, conduisant aux propriétés caractéristiques d'un état vitreux, telles que la rigidité et l'absence d'ordre à longue portée.

Malgré le fondement thermodynamique de la transition vitreuse, il convient de noter que des facteurs cinétiques, tels que la vitesse de refroidissement et la structure moléculaire, jouent également un rôle important dans la formation des verres. La capacité à former un verre dépend de la capacité du système à éviter la cristallisation lors du refroidissement, qui peut être influencée par les contraintes cinétiques et les propriétés moléculaires inhérentes au système.

En résumé, la transition vitreuse est régie par la thermodynamique, la température et la pression jouant un rôle crucial dans la détermination du paysage énergétique libre et de la mobilité moléculaire du système. Cependant, les facteurs cinétiques contribuent également à la formation de verres, et la compréhension des aspects thermodynamiques et cinétiques est essentielle pour comprendre et contrôler le comportement de la transition vitreuse.