هل الأكواب الزجاجية سامة؟

الزجاج في حد ذاته غير سام لأنه منتج من السيليكات متكلس بدرجة حرارة عالية، ويتضمن تنظيف المنتجات الزجاجية بشكل أساسي إزالة الملوثات من سطح الزجاج. لكن الزجاج العادي هش وله حواف وزوايا حادة يمكن أن تلحق الضرر بالناس بسهولة. لذلك، بعد تليينه في درجات حرارة عالية، يبرد فجأة ويصبح زجاجًا مقسى. الزجاج المقسى، حتى لو تم كسره، يحتوي على شظايا صغيرة جدًا، ولا توجد حواف حادة، وليس من السهل إيذاء الناس. لذلك، يتم استخدامه على نطاق واسع في النوافذ الزجاجية للسيارات والسفن، وكذلك زجاج الأبواب والنوافذ الممتدة من الأرض إلى السقف لتزيين المنزل. وينطبق الشيء نفسه على صنع زجاجات الأطفال.

لماذا ينفجر كوب من الزجاج المقسى؟

يتمتع الزجاج المقسى بثبات جيد في الضغط والحرارة، فلماذا يتشقق أيضًا؟

المادة الخام لأكواب الزجاج المقسى هي أيضًا زجاج عادي، والذي يستخدم لأول مرة لصنع أكواب زجاجية أكثر سمكًا (سمك الجدار 3.4-3.8 ملم)، ثم يتم تسخينه إلى 650 درجة مئوية في الفرن. عند هذه النقطة، يكون الزجاج قد خفف، لكنه لم يتشوه بعد. صب الزيت بسرعة حتى يبرد بشكل حاد. هذه العملية تسمى"هدأ"، المعروف أيضًا باسم التبريد. مثلما يصنع الفولاذ النار، فهو يجعل الزجاج صلبًا وقويًا.

الزجاج موصل رديء للحرارة. عندما يبرد الكوب الزجاجي فجأة، تبرد الطبقة السطحية أولاً وتتصلب وتنكمش، بينما يظل الجزء الداخلي من الزجاج في حالة لدنة حرارية عالية مع قوة تمدد للخارج. لذا فإن الكوب الزجاجي المصنوع منه لديه ضغط ضغط على السطح وضغط شد في الداخل. بشكل عام، يجب أن يكون هذين الاثنين متوازنين في جميع أجزاء جسم الكوب، ولن تكون هناك أي مشاكل أثناء الاستخدام.

ومع ذلك، في بعض الحالات، بسبب التبريد غير السليم، قد يتعرض جسم الكوب لضغط غير متساوٍ، مما قد يؤدي إلى انفجاره بدون سبب. على سبيل المثال، إذا كان الضغط الداخلي في جزء معين من جسم الكأس أكبر من الضغط الخارجي، فإن القوة المؤثرة من الداخل تكون كبيرة جدًا، بينما الضغط المؤثر من الخارج يكون صغيرًا جدًا. وعلى الرغم من أنه يبدو أنه لا توجد مشكلة في هذا الكأس على السطح، إلا أنه في الواقع متوتر من الداخل. على سبيل المثال، قد تنفجر اللوحة الزجاجية الموجودة على المكتب أحيانًا، تمامًا مثل الأكواب الزجاجية المقسى. لا يتم إخماد هذه المنتجات الزجاجية السميكة بعد ذلك، ولكن أثناء عملية التحول من السائل إلى الصلب، هناك أيضًا إجهاد غير متساوٍ بسبب تبريد السطح وتصلبه أولاً، يليه التبريد الداخلي والتصلب.

المبدأ هو في الواقع بسيط جدا. بعد دخول الماء المغلي إلى الكوب، يتمدد الكوب بفعل الحرارة. بسبب التوصيل الحراري الضعيف نسبيا للزجاج، تتوسع الطبقة الداخلية من الزجاج، لكن الطبقة الخارجية لم تتلق الحرارة بعد. لذلك، يتأخر تمدد الجدار الخارجي للزجاج، ويزداد الضغط على الجدار الخارجي فجأة في لحظة. الضغط يتجاوز قوة الكأس، مما يؤدي إلى التشقق

لماذا لا تقليها عندما تضعينها في ملعقة حديدية صغيرة؟

هناك سببان رئيسيان: أولاً، يتم سكب الماء على الملعقة أولاً، مما يمتص بعض الحرارة، مما يقلل بشكل غير مباشر من معامل التمدد الحراري للزجاج. ثانيًا: إضافة ملعقة حديدية يعادل تسخين الكوب مسبقًا، مما يقلل من فجائية التسخين، فلا ينفجر الكوب. لذلك عندما يتم تسخين كل من داخل وخارج الكوب في نفس الوقت، ويتم سكب الماء الساخن فيه، فإن درجة التمدد بين داخل وخارج الكوب لا تختلف كثيرًا، ولن ينفجر.