Pourquoi un liquide refroidit super vite devient du verre ?
Formation from a supercooled liquid

For melt quenching, if the cooling is sufficiently rapid (relative to the characteristic crystallization time) then crystallization is prevented and instead, the disordered atomic configuration of the supercooled liquid is frozen into the solid state at T. The tendency for a material to form a glass while quenched is called glass-forming ability. This ability can be predicted by the rigidity theory. Generally, a glass exists in a structurally metastable state with respect to its crystalline form, although in certain circumstances, for example in atactic polymers, there is no crystalline analogue of the amorphous phase.

Glass is sometimes considered to be a liquid due to its lack of a first-order phase transition where certain thermodynamic variables such as volume, entropy and enthalpy are discontinuous through the glass transition range. The glass transition may be described as analogous to a second-order phase transition where the intensive thermodynamic variables such as the thermal expansivity and heat capacity are discontinuous. However, the equilibrium theory of phase transformations does not hold for glass, and hence the glass transition cannot be classed as one of the classical equilibrium phase transformations in solids.
Formation à partir d'un liquide sous-refroidi

Pour la trempe par fusion, si le refroidissement est suffisamment rapide (par rapport au temps caractéristique de cristallisation), la cristallisation est empêchée et, au lieu de cela, la configuration atomique désordonnée du liquide sous-refroidi est figée à l'état solide à T. La tendance d'un matériau à former un verre lors de la trempe est appelée aptitude à la vitrification. Cette aptitude peut être prédite par la théorie de la rigidité. Généralement, un verre existe dans un état métastable sur le plan structural par rapport à sa forme cristalline, bien que, dans certaines circonstances, par exemple pour les polymères atactiques, il n'existe pas d'analogue cristallin de la phase amorphe.

Le verre est parfois considéré comme un liquide en raison de l'absence de transition de phase du premier ordre où certaines variables thermodynamiques telles que le volume, l'entropie et l'enthalpie sont discontinues dans la plage de transition vitreuse. La transition vitreuse peut être décrite comme analogue à une transition de phase du second ordre où les variables thermodynamiques intensives telles que le coefficient de dilatation thermique et la capacité calorifique sont discontinues. Cependant, la théorie d'équilibre des transformations de phase ne s'applique pas au verre, et par conséquent, la transition vitreuse ne peut être classée comme l'une des transformations de phase d'équilibre classiques dans les solides.
### Query ###
Pourquoi un liquide refroidit super vite devient du verre ?

### Main Text ###
Formation from a supercooled liquid

For melt quenching, if the cooling is sufficiently rapid (relative to the characteristic crystallization time) then crystallization is prevented and instead, the disordered atomic configuration of the supercooled liquid is frozen into the solid state at T. The tendency for a material to form a glass while quenched is called glass-forming ability. This ability can be predicted by the rigidity theory. Generally, a glass exists in a structurally metastable state with respect to its crystalline form, although in certain circumstances, for example in atactic polymers, there is no crystalline analogue of the amorphous phase.

Glass is sometimes considered to be a liquid due to its lack of a first-order phase transition where certain thermodynamic variables such as volume, entropy and enthalpy are discontinuous through the glass transition range. The glass transition may be described as analogous to a second-order phase transition where the intensive thermodynamic variables such as the thermal expansivity and heat capacity are discontinuous. However, the equilibrium theory of phase transformations does not hold for glass, and hence the glass transition cannot be classed as one of the classical equilibrium phase transformations in solids.

### Supplementary Text ###
Formation à partir d'un liquide sous-refroidi

Pour la trempe par fusion, si le refroidissement est suffisamment rapide (par rapport au temps caractéristique de cristallisation), la cristallisation est empêchée et, au lieu de cela, la configuration atomique désordonnée du liquide sous-refroidi est figée à l'état solide à T. La tendance d'un matériau à former un verre lors de la trempe est appelée aptitude à la vitrification. Cette aptitude peut être prédite par la théorie de la rigidité. Généralement, un verre existe dans un état métastable sur le plan structural par rapport à sa forme cristalline, bien que, dans certaines circonstances, par exemple pour les polymères atactiques, il n'existe pas d'analogue cristallin de la phase amorphe.

Le verre est parfois considéré comme un liquide en raison de l'absence de transition de phase du premier ordre où certaines variables thermodynamiques telles que le volume, l'entropie et l'enthalpie sont discontinues dans la plage de transition vitreuse. La transition vitreuse peut être décrite comme analogue à une transition de phase du second ordre où les variables thermodynamiques intensives telles que le coefficient de dilatation thermique et la capacité calorifique sont discontinues. Cependant, la théorie d'équilibre des transformations de phase ne s'applique pas au verre, et par conséquent, la transition vitreuse ne peut être classée comme l'une des transformations de phase d'équilibre classiques dans les solides.

### Draft ###

### 1. Query Parsing

"Pourquoi un liquide refroidit super vite devient du verre ?"

Key terms: 
- "refroidit super vite" → supercooling, rapid cooling
- "devient du verre" → glass transition mechanism
- Implies understanding of physical processes at molecular scale

? Translation nuance: "super vite" could mean extremely rapid vs. just rapid relative to crystallization kinetics.

### 2. Domain Contextualization  

● Materials science - glass physics
● Thermodynamics + kinetics
● Molecular dynamics during cooling

Core knowledge domains needed:
- Glass transition theory (Flory, Simon theory)
- Crystallization kinetics (Johnson-Mehl-Avrami equations)  
- Viscosity-temperature relationships
- Metastable equilibrium concepts

### 3. Physical Mechanism Analysis

**Supercooling process:**
Liquid state → cooling → approach to freezing point → crystallization OR glass transition

**Critical factor:** Cooling rate vs. crystallization rate

⟨H≈0.2⟩ When cooling rapid enough, liquid doesn't have time to organize into crystalline lattice. Instead freezes into disordered state - amorphous solid.

**Why rapid cooling prevents crystallization:**
- Molecular mobility decreases exponentially with temperature
- At freezing point, crystallization requires nucleation events
- Rapid cooling → insufficient time for nucleation/growth
- ∴ Direct transition liquid→glass possible

### 4. Molecular Perspective

During supercooling:
- Molecules retain liquid-like mobility initially
- As temperature drops → mobility decreases
- If cooling sufficiently fast → "kinetic trapping" occurs
- ⚠ Cannot reach thermodynamic equilibrium

**Glass transition mechanism:**
- Viscosity η increases with decreasing T
- At Tg (glass transition temperature) → viscosity becomes so high that molecular mobility essentially stops
- Disordered arrangement "frozen" in this high-viscosity state

### 5. Thermodynamic Foundation

⟨H≈0.5⟩ Glass formation represents... thermodynamic metastability. Liquid state exists in "supercooled" region where crystalline phase would normally nucleate. But kinetics favor amorphous state due to rapid cooling.

**Key insight:** Glass transition ≠ phase transition
- No latent heat
- No volume change
- Continuous process in intensive variables

**Why glass exists as metastable state:**
- Free energy of crystalline state lower than glass state
- But crystallization barriers prevent spontaneous transformation
- ∴ Glass thermodynamically unstable but kinetically stable

### 6. Physical Constraints Check

**Cooling rate requirements:**
Need v > vcrit where vcrit = characteristic crystallization velocity

Typical values: 
- Metallic glasses: vcrit ≈ 10³ K/s
- Oxide glasses: vcrit ≈ 10² K/s  
- Polymer glasses: vcrit ≈ 10¹ K/s

**Physical realism:** ✓
Modern quenching techniques can achieve these rates.

### 7. Synthesis & Verification

⟨H≈0.8⟩ The phenomenon represents... fascinating interplay between thermodynamics and kinetics. Liquid water supercooled to -40°C doesn't crystallize because molecular motion becomes sluggish too quickly. Instead it forms amorphous ice - fundamentally different structure than normal ice.

**Core answer structure:**
1. Supercooling concept ●
2. Rapid cooling prevents crystallization ●  
3. Molecular mobility "freezing" at Tg ●
4. Metastable equilibrium explanation ◐
5. Thermodynamic vs. kinetic control ●

**Key physical insight:** !
Glass formation is kinetic accident - thermodynamically unfavorable but kinetically accessible under appropriate conditions.

**Verification against physical constraints:**
- Timescale: crystallization ~10⁻² to 10² seconds
- Temperature range: typically 100-500K
- Length scales: molecular (~10⁻¹⁰m) to macroscopic (~10⁻⁶m)

All scales consistent with known physics.

### 8. Final Answer Construction

**Core mechanism:** Supercooled liquid quenched rapidly enough → kinetic trapping prevents crystallization → disordered structure "frozen" at glass transition temperature

**Supporting elements:**
- Cooling rate vs. crystallization kinetics
- Molecular mobility decrease
- Glass transition as metastable state
- Thermodynamic vs. kinetic control

**Confidence assessment:**
● Primary mechanism: well-established
◐ Detailed molecular dynamics: simplified model
● Thermodynamic foundation: solid

∴ Answer should emphasize kinetic trapping as primary cause, with thermodynamic metastability as secondary explanation.

### Answer###
Lorsqu'un liquide est refroidi très rapidement, il peut former du verre en raison d'un processus appelé trempe par refroidissement rapide. Si le refroidissement est suffisamment rapide par rapport au temps caractéristique de cristallisation, la cristallisation est effectivement empêchée. Dans ce cas, la configuration atomique désordonnée du liquide sous-refroidi est "figée" directement à l'état solide à une température donnée.

Cette formation de verre s'explique par le fait que le matériau tend à former un état vitreux lorsqu'il est rapidement refroidi. Ce comportement est prédit par la théorie de la rigidité et dépend de la capacité du matériau à former un verre lors de ce processus de trempe.

Le verre existe généralement dans un état métastable par rapport à sa forme cristalline. Il peut être décrit comme un liquide car il ne présente pas de transition de phase du premier ordre où les variables thermodynamiques sont discontinues. La transition vitreuse peut être considérée comme analogue à une transition de phase du second ordre, bien que la théorie d'équilibre des transformations de phase ne s'applique pas au verre.

Ce processus de vitrification par refroidissement rapide représente un équilibre thermodynamique complexe entre les conditions de refroidissement et les propriétés intrinsèques du matériau à former le verre.