האם תהיתם פעם מדוע כוסות יין נשברות לרסיסים בפגיעה? או שהיה רגע של חשש שקירות הזכוכית של הבניין ישברו וייפלו? מבנה הזכוכית הוא מאוד מסובך. זה קשה וחזק, אבל בו בזמן זה שביר. עבור משהו כל כך נפוץ, המדע מאחורי זכוכית שבורה הוא גם מורכב.
למה זכוכית נשברת?
למעשה, הסיבה לכך שקל לשבור זכוכית היא בגלל המבנה המולקולרי שלה. זכוכית עשויה מסיליקה. סיליקה יוצרת רשת מולקולרית נוקשה ואקראית. בניגוד לרוב המוצקים, שבהם המולקולות מוערמות בצורה מסודרת בתוך סריג. אטומי הסיליקון והחמצן בזכוכית מחוברים בזוויות אקראיות בתבנית לא סדירה.
סידור לא מסודר זה מעניק לזכוכית שקיפות וקל לעצב אותו לצורות שונות בעת חימום. עם זאת, זה גם אומר שאין נקודות תורפה. כתוצאה מכך, כאשר מופעל לחץ חיצוני, הזכוכית תישבר בצורה משוננת ובלתי מבוקרת. כל פגם קטן במשטח או שריטה יכול גם להפוך לרכז מתח. ברגע שסדק מופעל, הוא מתפשט במהירות בכל החומר.
כאשר סדקים מתחילים להתפשט, קשה לעצור אותם. למרות שהקשר בין אטומי הסיליקון לחמצן חזק. אבל קשה לסדק לשנות כיוון או לעצור בקצה הפגם. בשל הגיאומטריה הלא סדירה של קשרי הסיליקו-חמצן, הם פשוט ימשיכו לעבור דרך הרשת האקראית. לזכוכית אין מבנה מסודר, כך שקשה לחזות מתי היא נשברת. מאותה סיבה, זכוכית יכולה בקלות להישבר באופן ספונטני ללא אזהרה רבה.
הדרך היחידה לשפר את עמידות הפגיעה של זכוכית היא להציג סידור מולקולרי מסודר יותר. בדיוק כמו שהבטיחות של זכוכית מחוסמת גבוהה, זה בגלל שהסידור המולקולרי שלה מסודר. על ידי חימום מהיר ולאחר מכן קירור מהיר, ניתן ליצור מתח לחיצה בתוך הזכוכית. מתחים אלו עוזרים לנטרל את התפשטות הסדק. אז זכוכית מחוסמת יכולה לעמוד בעומס גבוה יותר. אבל זה לא אומר שהוא לא יכול להישבר. זה פשוט נשבר בצורה בטוחה יותר. כלומר, הוא נשבר לחלקיקים קטנים, ולא לחתיכות החדות של זכוכית רגילה.
למה החום שובר זכוכית?
זכוכית תישבר למעט כאשר היא מושפעת מכוחות חיצוניים. זה גם נשבר כאשר הוא נתון ללחץ תרמי. בסביבות טמפרטורות גבוהות, חוסר איזון הטמפרטורה גורם לזכוכית להתרחב בצורה לא אחידה, מה שמפעיל לחץ על המבנה שלה. כאשר אזור זכוכית מתחמם, מתרחשת התרחבות. אבל אזורים קרירים יותר אינם מתרחבים באותו קצב.
אז אתה יכול לדמיין שחלק אחד של הזכוכית מתרחב במהירות, בעוד החלק השני מתרחב לאט. במקרה זה יווצר מתח בתוך הזכוכית. אז זה מושך את הזכוכית וגורם לה להתעוות. אם הלחצים הללו הופכים חמורים מדי, הזכוכית תישבר. למעשה, הזכוכית נשברת רק כדי להפחית את הלחץ שלה. אבל לדעתנו, הזכוכית שבירה מדי.
רמות מתח תרמי תלויות גם בשלושה גורמים:
1. הפרש הטמפרטורות בין החלק החם לחלק הקר של הכוס: ככל שהפרש הטמפרטורות גדול יותר, הלחץ גדול יותר.
2. מהירות שינוי הטמפרטורה: באופן כללי, כאשר הטמפרטורה עולה או מתקררת במהירות, מהירות ההתפשטות או התכווצות הזכוכית מהירה יותר. מה שמגביר את הלחץ.
3. עובי וצורת הזכוכית: זכוכית דקה יותר ולא סדירה יותר נוטה להישבר. כי זה לא יכול לעמוד בתנודות טמפרטורה.
כדי למזער מתח תרמי, הימנע מחשיפת הזכוכית לשינויי טמפרטורה קיצוניים או מהירים. למשל, אין לשפוך מים רותחים על זכוכית קרה ואין לחשוף את הכוס לטמפרטורות קפואות. שינוי טמפרטורה מהיר זה מגדיל את הסיכוי שהזכוכית תישבר. הגנה על זכוכית מפני מתח תרמי היא המפתח למניעת שבירת זכוכית. לכן, עלינו לשים לב לסביבת הטמפרטורה של הזכוכית בחיינו.
מדוע זכוכית משמיעה קול כשהיא נשברת?
גם אם לא שמעתם את הצליל של שבירת הזכוכית בחייכם, תוכלו לשמוע אותו בטלוויזיה. צליל שבירת הזכוכית נגרם מגלי קול המרטטים את הזכוכית בתדר התהודה שלה. כאשר גלי קול עוברים דרך הזכוכית, הם גורמים למולקולות הזכוכית לרטוט. לכל סוג זכוכית יש טווח תדרים ספציפי. כדי לגרום למולקולות שלו לרטוט הכי הרבה, זה נקרא רצועת התהודה שלו. אם גלי הקול תואמים לתדר התהודה, הרעידות מצטברות וגורמות לשבירת הזכוכית.
סדקים מתחילים בדרך כלל עם שברים קטנים או סדקים בקצה או על פני הזכוכית. כאשר גלי הקול ממשיכים לרטוט את הזכוכית, הפגמים הללו מתרחבים, חוצים ומתפשטים בכל החומר. ברגע שסדקים מתחברים ופוגעים בשלמות המבנית של הזכוכית. כל הכוס תתנפץ. סדקים אקוסטיים נוטים יותר להתרחש בפלטות זכוכית גדולות יותר מכיוון שלצלחות זכוכית גדולות יותר יש שטח פנים גדול יותר להתרחשות סדקים.
כדי למנוע שבירה אקוסטית, בחרו בחומר זכוכית שתדר התהודה שלו נמצא מחוץ לתחום רעשי הסביבה הרגיל. דברים כמו זכוכית רבודה או זכוכית מחוסמת הם בחירות טובות. הם עמידים יותר בפני שבירה אקוסטית. אם אתה שומע לעתים קרובות רעשים ספציפיים שגורמים לזכוכית להישבר. הרעש עלול להמשיך ולפגוע בזכוכית אחרת באזור. הדרך היחידה למנוע מהזכוכית להישבר באופן בלתי צפוי היא לחסל את מקור הקול. עם אמצעי זהירות מתאימים, הזכוכית יכולה להישאר שלמה גם כשהיא חשופה לרעשים חזקים.
איך זכוכית יכולה להישבר באופן ספונטני?
לפעמים ללא השפעת גורמים חיצוניים, הזכוכית תישבר באופן ספונטני. יש לכך מספר סיבות.
מתח פנימי: בתהליך ייצור הזכוכית, קירור לא אחיד עלול ליצור מתח פנימי. יחד עם זאת, הלחצים הללו יישארו בכוס. עם הזמן, מתחים אלו מצטברים. אז אפשר פתאום להחליש את הזכוכית. לאחר מכן הכוס נשברת. זה קורה מעת לעת. אולי הזכוכית הותקנה כבר הרבה זמן, ובוקר אחד היא עלולה להישבר פתאום. לכן, יש לשים לב להפחתת הלחץ הפנימי של הזכוכית בעת הכנת זכוכית. כדי למנוע את התרחשותן של תאונות כאלה לעתים קרובות.
שינוי טמפרטורה: שינוי טמפרטורה הוא כאב ראש. כי דברים אחרים אולי אנחנו יכולים לשלוט, אבל אנחנו לא יכולים לשנות את הטמפרטורה החיצונית. ייתכן שהשמש עדיין זורחת בבוקר, והגעתו הפתאומית של אוויר קר עלולה לגרום לכוס להישבר. הפרש הטמפרטורה מספיק כדי להלחיץ את הזכוכית. מומלץ זכוכית עם מקדם התפשטות נמוך. עדיף גם להפחית את השימוש בזכוכית במקומות עם שינויי טמפרטורה גדולים.
נזק לקצה או פגמים: אם יש פער, שריטה או סדק בקצה לוחית הזכוכית, זה יכול להפוך לנקודת ריכוז מתח. זה מקל על הזכוכית להישבר תחת שינויי טמפרטורה או פגיעה. אל תזלזלו בשריטות הקטנות הבלתי נראות. לפעמים הסדקים הקטנים האלה הם הטריגר לשבירת הכוס. זה יכול פשוט להישבר באופן ספונטני יום אחד. היזהר עם שריטות ונסו להגן על הזכוכית. למנוע נזק לקצה הזכוכית. כמו כן, מומלץ לרכוש זכוכית מספקים מוכרים. יכול להפחית את הייצור של פגמי זכוכית.כמונו!
תגובות כימיות: במקרים נדירים, זיהומים או כימיקלים בזכוכית יכולים להגיב עם גורמים סביבתיים כגון טמפרטורה או חשיפה ל-UV. למרות שזה לא סביר, הם יכולים גם להחליש את תכונות הזכוכית. בסופו של דבר, הזכוכית עלולה להיסדק או להישבר באופן ספונטני. שימוש בספק העומד בתקנים בתעשייה להרכב וטוהר הזכוכית היא גם אחת הדרכים הטובות ביותר להימנע מבעיה זו.
דרך למנוע שבירה של זכוכית
למרות שיש הרבה סיבות אפשריות לשבירת זכוכית, יש כמה דרכים להפחית את שבירת הזכוכית.
חישול: לאחר יצירת הזכוכית היא צריכה לעבור תהליך חישול ולהתקרר באיטיות לטמפרטורת החדר. זה מקל על הלחץ שנוצר בתוך הזכוכית. אז ודאו שהזכוכית שאתם קונים מחושלת כהלכה.
מחוסמת: זכוכית מחוסמת לאחר חימום וקירור מהירים, ניתן לשפר מאוד את החוזק. זכוכית יוצרת קליפה כאשר היא נדחסת. כאשר הוא נמתח, הוא יוצר חלק פנימי. השניים עובדים יחד כדי לשלוט בסדקים. זה מומלץ לאזורים כמו דלתות או שולחנות.
כריך: הוספת כריך לכוס היא גם דרך טובה. כולנו יודעים שגם הבטיחות של זכוכית רבודה טובה יותר. זה יכול להפחית את התזה של שברי זכוכית כאשר הם נשברים. זה מגן מאוד על בטיחות האנשים.
התקנה נכונה: בעת התקנת הזכוכית, יש לוודא שהמשקל מפוזר באופן שווה בין המסגרת לחומרה. ודא שהזכוכית מאובטחת כהלכה כדי למנוע תנועה או רעידות יתר. כאשר אתה נתקל בלוחות זכוכית כבדים, קבע מספר נקודות חיבור כדי לתמוך במשקל הזכוכית.
מַסְקָנָה
באופן כללי, הסיבה לשבירת הזכוכית היא עדיין השבריריות והמבנה המולקולרי הבלתי סדיר שלה. ברגע שיש סדק בזכוכית, כל המבנה יאבד מיציבותו ויתמוטט. לאחר קריאת המאמר, כדאי להבין גם את הגורמים לשבירת זכוכית ושיטות מניעה. וניתן לבחור את חומר הזכוכית המתאים בהתאם לשימוש המיועד שלו. אם אתה עדיין לא ברור,אתה יכול לפנות אלינו!נוכל לתת ייעוץ מקצועי.
למידע נוסף על מוצרי זכוכית, אנא לחץ על זהלְקַשֵׁר.
