为什么热水会使玻璃破裂
将热水倒进玻璃杯中时,老练的主妇会先在杯中放一个汤匙,汤匙若是银制的则更佳。这虽然是日常生活中的普通常识,但究竟根据的是什么原理呢?根本原因是玻璃的膨胀不均匀,所以会破裂。当热水进入杯子时,杯子的侧壁无法一下子全被加热。首先,侧壁内侧会被加热,而外侧仍保持着较低的温度,因此,内侧部分迅速膨胀,而外侧部分依然维持原状。在这种情况下,外侧会受到内侧的强压而被胀破。有些人以为较厚的杯子不容易破裂,其实这是错误的认识。倒进热水时,厚杯子更容易破,薄杯子反而不易破裂。原因是薄杯子的外侧可以较快地被加热,使内外温度相等,膨胀均匀;相反厚杯子的外侧不可能较快地被加热,从而形成内外较大的温差,导致膨胀不均匀,杯子破裂。但是,薄杯子侧壁薄还不够,杯底也必须要薄。因为,在倒进热水时,首先被加热的是杯底。如果杯底很厚,即使侧壁很薄也没用,杯子依旧会破。此外,底部附带着厚台的玻璃杯也比较容易破裂。玻璃器皿愈薄,盛热水时就愈不易破裂。例如非常薄的烧杯,在杯中放水,直接用瓦斯炉来加热,也不会破裂。加热时能完全不膨胀,这才是最理想的容器。
玻璃杯不但在突然加热时不耐用,就是在突然冷却时也很容易破裂,理由是收缩不均匀。换言之,在冷却时,外侧已开始收缩,内侧却尚未收缩,外侧挤压内侧,从而导致破裂。所以,在把热果酱放入瓶中后,切忌将瓶子放进水中冷却。
说到这里,我再来分析杯中放进汤匙的作用。
因为在热水倒入玻璃杯时,汤匙会吸收一部分热量,假如汤匙是金属制成的,而金属是热的良导体,它能使热水的温度降低,使热水变成温水,在这种情况下,杯子当然不会破裂。接着,我们继续倒入开水,就不会有太大的危险,因为玻璃杯的温度只是升高一点点而已。
——摘自《物理的妙趣:为什么热水会使玻璃破裂》有测减。
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