神奇现象:玻璃放水里就“软” 用剪刀都能剪开(组图)

制造原理 0

玻璃是个神奇的东西,用普通沙子加热后就能制成,其用途那就更不用说了,在现代社会中几乎每天都能看到,或者使用到玻璃。

但同时玻璃也有很多独特的特性,最近就看到这样一个实验,将一块普通玻璃放入水中,用剪刀就能轻松从其边缘一块块的将玻璃剪下来(不会大面积的破裂)。



甚至于还能剪出圆形。



而将玻璃拿出水中,再用剪刀去剪玻璃就会出现大面积的破碎,跟用物体砸玻璃效果是一样的,根本就不能剪出需要的形状。



那么玻璃为什么会出现这种现象呢,这是什么原理,下面一起来了解一下

为什么能在水中剪开玻璃‍

我们知道要想将玻璃直径砸开,可以直接用石头,锤子等物体猛砸就能让其破碎,而要想将玻璃切割成想要的形状,就需要使用非常坚硬的金刚石对其进行切割。

还有一种经常使用的办法,将一根较细的棉线在瓶子上绕几圈,然后在棉线上浇上煤油后点上火,等将棉线烧完后,直接将瓶子全部放入水中或者是在瓶子燃烧的部位浇上水,瓶子就会瞬间从棉线部位断裂成两截。



这种切割玻璃的方法是采用了物体的热胀冷缩,通过煤油的燃烧让玻璃膨胀,再放入水中让其迅速降温,就会整齐地裂开。

那么将玻璃放在水中,怎么会用剪刀就能随意剪切呢,其实这还是与玻璃的内部结构有关系。

玻璃内部是由无数个小的二氧化硅多面体结构,通过串联后形成网状的特殊结构;而每一个多面体则是由外围的四个氧原子,和位于中间的硅原子组成的,它们之间是由硅氧共价键相连接着的。



当将玻璃放入水中时,部分水分子会随之渗透到玻璃内部网状结构中,破坏掉原本稳定的结构,让原来的结果遭到破坏而变得脆弱,这样就更容易被剪开了。

就是硅氧共价键变得脆弱了,而且硅原子受到水分子中氢氧根的吸引形成新的共价键,也会让玻璃不会出现大面积破裂的原因。



其实,玻璃的这种特性很早就被人们发现了,所以在打磨玻璃的过程中都会不停地喷水,这会让玻璃更容易被打磨。

但是,并不是什么玻璃都能够在水中被轻易剪断,并且剪切的效果也并没有那么好,所以在水中切割玻璃这种方法并没有大量使用,但人们利用水探索出了另一种剪玻璃的办法,那就是水刀切割玻璃。



在水中剪切玻璃,虽然可以体验到玻璃被一点点剪掉的感觉,但还是比较危险,如果要想体验还是要戴好手套。

玻璃的制成‍

玻璃是通过对普通的沙子(主要成分是二氧化硅)加热,直到融化并变成液体为止,沙子在1600℃的高温下熔化。

在玻璃厂中,将沙子与废玻璃,石灰石(碳酸钙)和苏打粉(碳酸钠)等原料在炉中加热混合。



碳酸钠降低了沙子的熔点,这有助于节省制造过程中使用的能源和时间,但是它的缺点是会产生一种可溶于水的物质,但是可以通过添加石灰石来消除对玻璃的影响。

最终产品称为钠钙硅玻璃(硅酸盐),这是我们在日常生活,以及部分建筑上所使用的普通玻璃。

玻璃的特点‍

在常温下,玻璃几乎是一种完美的透明,隔热和绝缘固体,并且非常耐多种腐蚀性介质。

玻璃既有我们能够看到它所具有的很多特点,如强度,透明度等,但同时它具有很多看不见的物理和化学特性。

玻璃内部原子的堆积密度并不高,从而在原子之间留下较大的间隙或空隙,这些间隙空间共同构成了所谓的自由体积,但是,添加碱和石灰会导致玻璃的密度增加,因为这些原料中的钠离子和钙离子填充了间隙空间,因此,玻璃的密度也会随之增加。



玻璃并没有金属那样的抗弯曲特性,而是更容易碎和破裂,这种现象也可以通过玻璃固体的原子结构来解释;由于熔融玻璃中的原子在冷却时,基本上会以非晶状顺序冻结,因此它们不会出现向四周交错生长的结构,而是向着某一个方向延伸,也就不会有很强的屈服和弯曲的特性。

玻璃通常在加热时也会膨胀,而在冷却时则会收缩,玻璃的这种热膨胀对其突然受到温度变化冲击适应性就没有那么强,当受热的玻璃突然冷却时(例如将其浸入冰水中),由于其相对于内层的收缩,在外层中可能会产生很大的张力,这种张力可能会导致破裂,这种热冲击的抵抗力被称为玻璃的耐热性。

参考资料:维基百科,SCIENCE TRENDS

文中图片截取自Youtube《pixabay》

文中gif截取自Youtube《Is It Actually Possible To Cut Glass With Scissors Underwater》《How to Cut Glass Bottles 3 ways to do it》 阅读原文

文章来源: 留园 查看原文
https://www.6parknews.com/newspark/view.php?app=news&act=view&nid=477724
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