
把很热的普通玻璃杯突然放到冰冷表面,或立即冲冷水,杯子有时会裂开。原因并不是“冷把玻璃冻碎”,而是玻璃各处温度改变得不同步。
玻璃受热会膨胀、降温会收缩。突然遇冷时,杯壁表面先降温并试图收缩,内部却仍较热,暂时保持较大的体积。连在一起的内外层不能各自自由改变,于是互相拉扯,形成热应力。玻璃擅长承受压缩,却较怕拉伸;边缘的小缺口、划痕或材料内部的微裂纹会集中拉应力。一旦裂纹尖端的应力超过材料能够承受的范围,裂纹就会迅速向前扩展。
这是一种热冲击,但“突然遇冷必裂”不是定律。是否破裂还取决于温差、降温速度、杯壁厚度和形状、已有损伤,以及玻璃的热膨胀和强度。硼硅玻璃因热膨胀较小,通常比普通钠钙玻璃耐温差;“耐热”也不等于可以承受任意骤变。安全做法是按器皿说明使用,让温度逐渐变化,不用已经崩边或有裂纹的玻璃做冷热实验。
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