Přemýšleli jste někdy nad tím, proč se sklenice na víno při nárazu rozbijí na kusy? Nebo nastala chvíle strachu, že se skleněné stěny budovy rozbijí a spadnou? Struktura skla je velmi složitá. Je to tvrdé a silné, ale zároveň je to křehké. U něčeho tak běžného je věda za rozbitým sklem také složitá.
Proč se sklo rozbíjí?
Ve skutečnosti je důvodem, proč se sklo tak snadno rozbije, jeho molekulární struktura. Sklo je vyrobeno z oxidu křemičitého. Oxid křemičitý tvoří pevnou, náhodnou molekulární síť. Na rozdíl od většiny pevných látek, kde jsou molekuly úhledně naskládány v mřížce. Atomy křemíku a kyslíku ve skle jsou spojeny v náhodných úhlech v nepravidelném vzoru.
Toto neuspořádané uspořádání dává sklu průhlednost a při zahřátí se snadno tvaruje do různých tvarů. To však také znamená, že neexistují žádná slabá místa. V důsledku toho se při působení vnějšího tlaku sklo rozbije zubatým, nekontrolovaným způsobem. Každá malá povrchová vada nebo škrábanec se také může stát koncentrátorem napětí. Jakmile je trhlina spuštěna, rychle se rozšíří po celém materiálu.
Když se praskliny začnou šířit, je těžké je zastavit. I když vazba mezi atomy křemíku a kyslíku je silná. Je ale obtížné, aby trhlina změnila směr nebo se zastavila na okraji defektu. Kvůli nepravidelné geometrii křemičito-kyslíkových vazeb budou jednoduše nadále procházet náhodnou sítí. Sklo postrádá uspořádanou strukturu, takže je těžké předvídat, kdy se rozbije. Ze stejného důvodu může sklo snadno samovolně prasknout bez velkého varování.
Jediný způsob, jak zlepšit odolnost skla proti nárazu, je zavést uspořádanější molekulární uspořádání. Stejně jako je bezpečnost tvrzeného skla vysoká, je to proto, že jeho molekulární uspořádání je uspořádané. Rychlým zahřátím a následným rychlým ochlazením může uvnitř skla vzniknout tlakové napětí. Tato napětí pomáhají čelit šíření trhliny. Tvrzené sklo tedy snese vyšší zátěž. To ale neznamená, že se nemůže zlomit. Jen se zlomí v bezpečnější podobě. To znamená, že se rozbije na malé částice, spíše než na ostré kousky běžného skla.
Proč teplo rozbíjí sklo?
Sklo se rozbije s výjimkou nárazu vnějšími silami. Při tepelném namáhání se také zlomí. V prostředí s vysokou teplotou způsobuje nerovnováha teplot nerovnoměrné roztahování skla, což vyvíjí tlak na jeho strukturu. Když se oblast skla zahřeje, dojde k expanzi. Ale chladnější oblasti se nerozšiřují stejnou rychlostí.
Můžete si tedy představit, že jedna část skla se rychle rozšiřuje, zatímco druhá část se rozšiřuje pomalu. V tomto případě se uvnitř skla vytvoří napětí. Takže táhne za sklo a způsobuje jeho deformaci. Pokud jsou tato napětí příliš silná, sklo se rozbije. Ve skutečnosti je sklo rozbito pouze proto, aby se snížilo jeho vlastní pnutí. Sklo je ale podle nás příliš křehké.
Úroveň tepelného namáhání také závisí na třech faktorech:
1. Rozdíl teplot mezi horkou částí a studenou částí skla: čím větší rozdíl teplot, tím větší napětí.
2. Rychlost změny teploty: Obecně řečeno, když teplota rychle stoupá nebo se ochlazuje, rychlost roztahování nebo smršťování skla je rychlejší. Což zvyšuje stres.
3. Tloušťka a tvar skla: tenčí, nepravidelnější sklo se pravděpodobněji rozbije. Protože nevydrží teplotní výkyvy.
Chcete-li minimalizovat tepelné namáhání, nevystavujte sklo extrémním nebo rychlým změnám teploty. Například studené sklo nepřelévejte vařící vodou a nevystavujte sklo mrazu. Tato rychlá změna teploty zvyšuje pravděpodobnost rozbití skla. Ochrana skla před tepelným namáháním je klíčem k prevenci rozbití skla. Proto bychom měli věnovat pozornost teplotnímu prostředí skla v našem životě.
Proč sklo při rozbití vydává zvuk?
I když jste v životě neslyšeli zvuk rozbíjení skla, můžete ho slyšet v televizi. Zvuk rozbíjení skla je způsoben zvukovými vlnami, které rozechvívají sklo na jeho rezonanční frekvenci. Když zvukové vlny procházejí sklem, způsobují vibrace molekul skla. Každý typ skla má specifický frekvenční rozsah. Aby jeho molekuly vibrovaly co nejvíce, nazývá se to jeho rezonanční pásmo. Pokud se zvukové vlny shodují s rezonanční frekvencí, vibrace se hromadí a způsobují rozbití skla.
Praskliny obvykle začínají malými úlomky nebo prasklinami na okraji nebo povrchu skla. Jak zvukové vlny pokračují ve vibraci skla, tyto vady se rozšiřují, kříží a šíří po celém materiálu. Jakmile se praskliny spojí a naruší strukturální integritu skla. Celé sklo se rozbije. Akustické trhliny se pravděpodobněji vyskytují u větších skleněných desek, protože větší skleněné desky mají větší plochu pro vznik trhlin.
Abyste zabránili akustickému rozbití, zvolte skleněný materiál, jehož rezonanční frekvence je mimo normální rozsah okolního hluku. Věci jako vrstvené sklo nebo tvrzené sklo jsou dobrou volbou. Jsou odolnější proti akustickému rozbití. Pokud často slyšíte specifické zvuky, které způsobují rozbití skla. Hluk může nadále poškozovat ostatní skla v oblasti. Jediný způsob, jak zabránit nepředvídatelnému rozbití skla, je odstranit zdroj zvuku. S náležitými opatřeními může sklo zůstat neporušené, i když je vystaveno hlasitým zvukům.
Jak může sklo samovolně prasknout?
Někdy bez vlivu vnějších faktorů sklo samovolně praskne. Důvodů je několik.
Vnitřní pnutí: V procesu výroby skla může nerovnoměrné chlazení vytvářet vnitřní pnutí. Tato pnutí přitom ve skle zůstanou. Postupem času se tyto stresy hromadí. Pak je možné sklo náhle oslabit. Sklo se pak rozbije. To se čas od času stává. Možná je sklo nainstalované dlouho a jednoho rána se může náhle rozbít. Proto bychom při výrobě skla měli dbát na snížení vnitřního pnutí skla. Aby se zabránilo častému výskytu takových nehod.
Změna teploty: Změna teploty je bolest hlavy. Protože jiné věci možná můžeme ovlivnit, ale nemůžeme změnit venkovní teplotu. Ráno může ještě svítit slunce a náhlý příchod studeného vzduchu může způsobit rozbití skla. Teplotní rozdíl stačí k namáhání skla. Doporučuje se sklo s nízkým koeficientem roztažnosti. V místech s velkými teplotními změnami je také nejlepší omezit použití skla.
Poškození nebo vady okraje: Pokud je na okraji skleněné desky mezera, poškrábání nebo prasklina, může se stát místem koncentrace napětí. To usnadňuje rozbití skla při změnách teploty nebo nárazu. Nepodceňujte drobné neviditelné škrábance. Někdy jsou tyto malé praskliny spouštěčem rozbití skla. Jednoho dne se to může samovolně zlomit. Dávejte pozor na poškrábání a snažte se sklo chránit. Zabraňte poškození okraje skla. Doporučuje se také nakupovat sklo od renomovaných dodavatelů. Může snížit produkci vad skla.Jako my!
Chemické reakce: Ve vzácných případech mohou nečistoty nebo chemikálie ve skle reagovat s faktory prostředí, jako je teplota nebo vystavení UV záření. I když je to nepravděpodobné, mohou také oslabit vlastnosti skla. Nakonec může sklo samovolně prasknout nebo prasknout. Použití dodavatele, který splňuje průmyslové standardy pro složení a čistotu skla, je také jedním z nejlepších způsobů, jak se tomuto problému vyhnout.
Způsob, jak zabránit rozbití skla
Přestože existuje mnoho možných příčin rozbití skla, existuje několik způsobů, jak rozbití skla snížit.
Žíhání: Po vytvoření skla musí projít procesem žíhání a pomalu ochlazovat na pokojovou teplotu. Tím se uvolní napětí vzniklé uvnitř skla. Ujistěte se tedy, že sklo, které kupujete, je správně žíhané.
Tvrzené: Tvrzené sklo po rychlém zahřátí a ochlazení může být pevnost výrazně zlepšena. Sklo tvoří při stlačení skořepinu. Při natažení tvoří vnitřní část. Ti dva spolupracují na kontrole trhlin. To se doporučuje pro oblasti, jako jsou dveře nebo stoly.
Sendvič: Přidání sendviče do sklenice je také dobrý způsob. Všichni víme, že bezpečnost vrstveného skla je také lepší. Může snížit rozstřikování úlomků skla při rozbití. Velmi chrání bezpečnost lidí.
Správná instalace: Při instalaci skla se ujistěte, že hmotnost je rovnoměrně rozložena mezi rám a kování. Ujistěte se, že je sklo správně zajištěno, aby se zabránilo nadměrnému pohybu nebo vibracím. Když narazíte na těžké skleněné panely, určete několik spojovacích bodů, které udrží váhu skla.
Závěr
Obecně je důvodem rozbití skla stále jeho křehkost a nepravidelná molekulární struktura. Jakmile dojde k prasknutí skla, celá konstrukce ztratí stabilitu a zhroutí se. Po přečtení článku byste měli také porozumět příčinám rozbití skla a metodám prevence. A vhodný materiál skla lze vybrat podle jeho zamýšleného použití. Pokud stále nemáte jasno,můžete nás kontaktovat!Můžeme poskytnout odborné poradenství.
Pro více informací o skleněných výrobcích klikněte prosím na totoodkaz.
