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便宜的杯子倒入開水就爆,杯子為什么會炸裂

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詳情
有人問,以往買的玻璃杯用來泡茶都好好的,為何新買的玻璃杯一裝熱水就炸裂了呢?也有人反映我的玻璃杯是鋼化的,按常理來說很健壯的,為什么放在桌上還沒倒水也未磕碰,怎么就自行炸裂呢?究竟是什么原因造成的?我們又該怎么防止杯子炸呢?

高硼硅的玻璃杯如下
 
不如我們先來做個實驗,讓大家更直觀理解“玻璃杯為什么容易炸”的原理。
 
桌上并排放著五個玻璃杯,現在將爐子上滾開的水逐一往其中四個玻璃杯里倒。
 
水剛倒進去,馬上就會只聽“咔吧,咔吧”直響,四個杯子全炸裂了,滾燙的開水也灑了一地。
 
后桌上還剩下一個未倒水的杯子
 
在這個還未倒上水的杯子里放一個很普通的金屬小勺上。見證奇跡的時刻馬上就到了:
 
現在將金屬小勺子輕輕放入桌上的空杯子中,然后再將滾燙的開水倒入放有勺子的杯子。
 
水,徐徐注入。1秒、2秒、3秒……10秒,直至三分鐘后水溫在慢慢變涼,但裝有開水的杯子始終沒有炸裂。
 
實驗結束了,原理很簡單:滾開的水入杯后,杯子受熱膨脹,由于玻璃的導熱性相對較差,里層玻璃膨脹后,外層還沒有接收到熱,因此玻璃杯外壁膨脹滯后,外壁的壓力在瞬間驟然增大,壓力超過杯子的強度,于是炸裂就發生了。
 
放入小鐵勺為什么就不炸了呢?主要原因有兩個:一是水先澆到了勺子上,勺子吸收了一部分熱量,間接地減小了玻璃熱膨脹系數;二是放入鐵勺,等于給杯子提前預熱了,減少了受熱的突然性,所以杯子就不炸了。
 
所以當杯子的內外側同時受熱,再倒入熱水時,杯子內外膨脹的程度相差不那么大,就不會炸裂了。

鋼化玻璃為什么會炸裂
 
按說鋼化玻璃的抗壓性和熱穩定性都很好的,為何也會炸裂呢?
 
鋼化玻璃杯的原料也是普通玻璃,用它先做成較厚的玻璃杯(壁厚3.4—3.8毫米),再放入爐中加熱到650℃。這時,玻璃已軟化,但是還沒有變形,迅速投入油液,使之急劇冷卻。這道工序叫“鋼化”,也叫淬火。就像鋼鐵淬火一樣,使玻璃變得堅硬結實。
 
玻璃是熱的不良導體。當玻璃杯剎那間冷卻時,表面層先變冷、硬化、收縮,而玻璃內部尚處于高熱可塑狀態,有一股向外的膨脹力。所以做成的鋼化玻璃杯,表面存在著壓縮應力,內部存在著伸張應力。一般情況下,這兩種應大在杯體的各個部分是均衡的,使用當中不會出現問題。
 
但在個別情況下,由于淬火不當,杯體產生不均衡的應力,就可能會讓它無故炸裂。比如杯體某一部分內應力大于外應力,從里面用力向外的報力很大,而外部向內的壓力很小,雖然表面著這只杯子沒有什么問題,實際上內部卻在繃著勁。
 
例如辦公桌上的玻璃板,也會偶然發生炸裂現象,道理和鋼化玻璃杯一樣。這些厚玻璃制品后然未經淬火,但從液體變為固體的過程中,由于表面先冷卻變硬,內部后冷卻變硬,也存在著不均衡的應力。


 

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