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为什么玻璃杯越薄越好?

来源:物理一百分    发表时间:2019-05-05

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一般情况下物体在绝大部分情况下都会“热胀冷缩”。(0℃到4℃的水会发生反常膨胀,锑、铋、液态铁等,在某种条件下也会发生“热缩冷胀”)

相信不少人都曾遇到过这种情况,向玻璃杯中倒入滚烫的液体时,玻璃杯突然炸裂了。这种突发状况往往让我们误以为玻璃杯子太薄了,应该选择厚的就不会发生这种意外了。

但是,真的是选择厚的玻璃器皿才安全么?

物理事实是:当我们把热水倒进玻璃杯中时,并不是整个杯壁一下子全都接触到热水,而是从内到外依次变热的。当把滚烫的热水导入玻璃杯中时,玻璃杯的内壁先受热膨胀,但是由于热传递需要时间,在极短时间内,外壁并没有感受到热水的温度,所以外壁没有及时发生膨胀,也就是说内外膨胀存在一个时间差,这个时间差就导致了外壁会承担内壁膨胀所带来的巨大压力,当此压力达到一定程度时,外壁无法承受此压力,玻璃杯就发生了爆炸现象。

所以说,玻璃杯遇热发生炸裂的真正物理原因是“热胀”不均匀所致!

如果我们仔细观察过炸裂的杯子,就可以发现一个规律,容易炸裂的不只是杯壁厚的玻璃杯,还有那种带有一圈较厚底部的玻璃杯。

因此,很显然,为了避免这种情况,我们应该选择杯底和杯壁都很薄的杯子。因为,玻璃杯越薄,内壁和外壁的热传递时间越短,内外壁的压力差也就越小,几乎可以同时膨胀,所以不会因为受热不均匀而发生炸裂。玻璃杯越厚,传热时间越长,内外壁压力差越大,就会因为受热不均匀而炸裂!

那么,如果家里面已经购买了厚的玻璃器皿该怎么办呢?扔掉?太可惜啦。在不得不往这种厚杯中倒热水的时候,我们可以采用一个好方法避免炸裂情况出现。

这种方法就是在倒热水之前在杯子里面放上一把金属勺,这样就能尽量避免玻璃杯炸裂发生。

我们都有这种经验,把竹筷子和金属勺都放在热水中时,拿起筷子后并不烫手,但是金属茶勺却烫手,也就是说金属勺的导热性能非常好。其导热性能远远超过玻璃的导热性能,从而延缓了杯子内外壁温差过大、受热不均匀现象。也就是说,滚烫的热水在把玻璃加热之前,会先把一部分热量传递给金属勺!从而使得水温变低,此后即使继续倒热水也不会有危险,因为杯子内外壁已经变得温度一致了。

说到受热导致杯子炸裂的问题,我们自然想到了,遇冷肯定也能导致杯子炸裂。尤其是把刚倒入热水后的杯子再放到冷水中或者冰箱中时,由于内壁膨胀、外壁收缩,产生的巨大压力差会导致玻璃杯更易炸裂!

这下,学生朋友们应该明白化学玻璃器皿总是用很薄的玻璃制作的原因了,化学实验室中的玻璃管、烧杯即使直接放到酒精灯上面加热也不会破裂。

实际上,“石英器皿”是最不易遇热膨胀的,其膨胀系数只有玻璃的十五分之一到二十分之一而已。所以,厚的石英器皿不存在以上厚的玻璃器皿受热不均情况,它是最理想的餐具。缺点是太贵了。

编辑:weimin

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