Ti sei mai chiesto perché i bicchieri da vino si rompono all'impatto? Oppure c'è stato un momento di paura che ilbicchierei muri dell'edificio si romperebbero e cadrebbero? La struttura del vetro è molto complicata. È duro e forte, ma allo stesso tempo è fragile. Nonostante sia qualcosa di così comune, anche la scienza dietro i vetri rotti è complessa.
Perché il vetro si rompe?
In effetti, il motivo per cui il vetro è così facile da rompere è dovuto alla sua struttura molecolare.Il vetro è fatto di silice. La silice forma una rete molecolare rigida e casuale. A differenza della maggior parte dei solidi, gli atomi di silicio e di ossigeno nel vetro sono collegati ad angoli casuali secondo uno schema irregolare.
Questa disposizione disordinata conferisce trasparenza al vetro ed è facile da modellare in forme diverse quando riscaldato. Ciò significa però anche che non esistono punti deboli. Di conseguenza, quando viene applicata una pressione esterna, il vetro si romperà in modo frastagliato e incontrollato. Anche qualsiasi piccolo difetto o graffio superficiale può diventare un concentratore di stress. Una volta innescata, una fessura si diffonde rapidamente in tutto il materiale.
Quando le crepe iniziano a diffondersi, è difficile fermarle. Anche se il legame tra gli atomi di silicio e di ossigeno è forte. Ma è difficile che la fessura cambi direzione o si fermi sul bordo del difetto. A causa della geometria irregolare dei legami silico-ossigeno, continueranno semplicemente a passare attraverso la rete casuale.Bicchieremanca di una struttura ordinata, quindi è difficile prevedere quando si romperà.
L'unico modo per migliorare la resistenza agli urti del vetro è introdurre una disposizione molecolare più ordinata. Proprio come la sicurezza divetro temperatoè alto, è perché la sua disposizione molecolare è ordinata. Riscaldandosi rapidamente e quindi raffreddandosi rapidamente, è possibile creare uno stress di compressione all'interno del vetro. Queste sollecitazioni aiutano a contrastare la diffusione della fessura. Quindi il vetro temperato può sopportare un carico maggiore. Ma ciò non significa che non possa rompersi. Si rompe semplicemente in una forma più sicura. Cioè, si rompe in piccole particelle, anziché in pezzi taglienti come il vetro comune.
Perché il calore rompe il vetro?
Il vetro si romperà tranne quando viene colpito da forze esterne. Si rompe anche se sottoposto a stress termico. In ambienti ad alta temperatura, lo squilibrio termico provoca un'espansione non uniforme del vetro, esercitando pressione sulla sua struttura. Quando un'area del vetro diventa calda, si verifica un'espansione. Ma le regioni più fredde non si espandono allo stesso ritmo.
Quindi puoi immaginare che una parte del vetro si espanda rapidamente, mentre l'altra parte si espanda lentamente. In questo caso si creerà uno stress all'interno del vetro. Quindi tira il vetro e lo deforma. Se queste sollecitazioni diventano troppo gravi, ilbicchieresi romperà. Il vetro, infatti, viene rotto solo per ridurre il proprio stress. Ma secondo noi il vetro è troppo fragile.
I livelli di stress termico dipendono anche da tre fattori
Differenza di temperatura
Maggiore è la differenza di temperatura tra la parte calda e quella fredda del vetro, maggiore è lo stress.
La velocità del cambiamento di temperatura
In generale, quando la temperatura aumenta o si raffredda rapidamente, la velocità di espansione o contrazione del vetro è maggiore. Il che aumenta lo stress.
Lo spessore e la forma del vetro
Il vetro più sottile e irregolare ha maggiori probabilità di rompersi. Perché non sopporta gli sbalzi di temperatura.
Per ridurre al minimo lo stress termico, evitare di esporre il vetro a sbalzi di temperatura estremi o rapidi. Ad esempio, non versare acqua bollente sul vetro freddo e non esporre il vetro a temperature gelide. Questo rapido cambiamento di temperatura rende ilbicchierepiù probabilità che si rompa. Proteggere il vetro dallo stress termico è la chiave per prevenire la rottura del vetro. Pertanto, dovremmo prestare attenzione alla temperatura ambiente del vetro nella nostra vita.
