Te-ai întrebat vreodată de ce paharele de vin se sparg în bucăți la impact? Sau a existat un moment de teamă căsticlăpereții clădirii s-ar rupe și s-ar prăbuși? Structura sticlei este foarte complicată. Este greu și puternic, dar în același timp este fragil. Pentru ceva atât de comun, știința din spatele sticlei sparte este, de asemenea, complexă.
De ce se sparge sticla?
De fapt, motivul pentru care sticla este atât de ușor de spart este din cauza structurii sale moleculare.Sticla este fabricată din silice. Siliciul formează o rețea moleculară rigidă, aleatorie. Spre deosebire de majoritatea solidelor, atomii de siliciu și oxigen din sticlă sunt conectați în unghiuri aleatorii într-un model neregulat.
Acest aranjament dezordonat oferă sticlei transparență și este ușor de modelat în diferite forme atunci când este încălzit. Cu toate acestea, acest lucru înseamnă și că nu există puncte slabe. Ca rezultat, atunci când se aplică presiune exterioară, sticla se va sparge într-o manieră zimțată, necontrolată. Orice mic defect de suprafață sau zgârietură poate deveni, de asemenea, un concentrator de stres. Odată ce o fisură este declanșată, aceasta se răspândește rapid pe tot materialul.
Când fisurile încep să se răspândească, ele sunt greu de oprit. Chiar dacă legătura dintre atomii de siliciu și oxigen este puternică. Dar este dificil ca fisura să schimbe direcția sau să se oprească la marginea defectului. Datorită geometriei neregulate a legăturilor silico-oxigen, acestea vor continua pur și simplu să treacă prin rețeaua aleatorie.Sticlăîi lipsește o structură ordonată, așa că este greu de prezis când se sparge.
Singura modalitate de a îmbunătăți rezistența la impact a sticlei este introducerea unui aranjament molecular mai ordonat. La fel ca siguranțasticla securizataeste ridicat, deoarece aranjamentul său molecular este ordonat. Prin încălzirea rapidă și apoi răcirea rapidă, se poate crea stres de compresiune în interiorul sticlei. Aceste tensiuni ajută la contracararea răspândirii fisurii. Deci sticla securizata poate rezista la o sarcina mai mare. Dar asta nu înseamnă că nu se poate rupe. Se rupe doar într-o formă mai sigură. Adică, se sparge în particule mici, mai degrabă decât în bucăți ascuțite de sticlă obișnuită.
De ce căldura sparge sticla?
Sticla se va sparge, cu excepția cazului în care este afectată de forțele externe. De asemenea, se rupe atunci când este supus la stres termic. În medii cu temperatură ridicată, dezechilibrul temperaturii face ca sticla să se extindă neuniform, ceea ce pune presiune asupra structurii sale. Când o zonă de sticlă devine fierbinte, are loc expansiunea. Dar regiunile mai reci nu se extind în același ritm.
Așa că vă puteți imagina că o parte a sticlei se extinde rapid, în timp ce cealaltă parte se extinde lent. În acest caz, stresul va fi creat în interiorul sticlei. Deci trage de sticlă și o face să se deformeze. Dacă aceste stresuri devin prea severe,sticlăse va rupe. De fapt, sticla este spartă doar pentru a-și reduce propriul stres. Dar, în opinia noastră, sticla este prea fragilă.
Nivelurile de stres termic depind, de asemenea, de trei factori
Diferența de temperatură
Cu cât diferența de temperatură dintre partea fierbinte și partea rece a sticlei este mai mare, cu atât stresul este mai mare.
Viteza de schimbare a temperaturii
În general, când temperatura crește sau se răcește rapid, viteza de dilatare sau contracție a sticlei este mai rapidă. Ceea ce crește stresul.
Grosimea și forma sticlei
Sticla mai subțire, mai neregulată este mai probabil să se spargă. Pentru că nu poate rezista la fluctuațiile de temperatură.
Pentru a minimiza stresul termic, evitați expunerea sticlei la schimbări extreme sau rapide de temperatură. De exemplu, nu turnați apă clocotită peste sticla rece și nu expuneți paharul la temperaturi de îngheț. Această schimbare rapidă a temperaturii face casticlămai probabil să se rupă. Protejarea sticlei de stresul termic este cheia pentru prevenirea spargerii sticlei. Prin urmare, ar trebui să acordăm atenție mediului de temperatură al sticlei din viața noastră.
