小小玻璃杯中竟然有这么多的小窍门!
一个有经验的家庭主妇,当她把热茶倒进客人的杯子时,为了防止杯子破裂,她总是把茶匙放在杯子里,最好是一个银茶匙。生活经验教会了她正确的方法。那么,这种做法的原则是什么?
首先,我们必须理解为什么在倒开水时杯子会碎。
原因是杯子的所有部分不能同时膨胀,倒入杯子的开水不能同时“烫伤”杯子的所有部分。它首先“烫伤”了杯子的内壁,但此时,外壁还没有“烫伤”。内壁“热”后,它立即膨胀,但外壁暂时保持不变,因此外壁被从内部强烈挤压。这样,外墙被压碎了——玻璃被打碎了。
如果杯子很厚,你一定不要认为它不会“裂开”。在这方面,厚杯子是最不可靠的。厚杯子比薄杯子更容易“裂开”。原因是显而易见的,薄的杯壁将很快“烧穿”,所以这个杯子的内层和外层的温度将很快相等,并将同时膨胀。然而,厚壁杯子的杯壁(厚层)烧穿相对较慢。
当选择薄杯子或其他薄玻璃器皿时,有一件事不应该忘记:杯壁应该薄,杯底也应该薄。因为当倒开水时,最热的东西是杯底。如果杯底太厚,那么,不管杯壁有多薄,杯子还是会碎。厚圆脚的玻璃和瓷器也容易破裂。
玻璃器皿越薄,加热越舒服。化学家使用非常薄的玻璃器皿。他们用这种玻璃器皿盛液体,然后直接在灯上燃烧,直到沸腾。他们不怕它会爆炸。
当然,最理想的容器应该是受热时不会完全膨胀的容器。应时是一种膨胀很小的材料。它的膨胀度只有玻璃的1/15到1/20。由透明应时制成的厚壁容器可以随意加热而不会破裂。你可以把一只烧得通红的应时船扔进冰水里,而不用担心它会爆炸。这“一半”是因为应时的热导率也比玻璃大。
玻璃在被快速加热之前不会破裂,但是当它快速冷却时也会发生同样的情况,因为当玻璃收缩时,作用在玻璃上的压力是不均匀的。杯子的外层因寒冷而收缩,并紧紧地压在内层上,但内层还没有时间冷却和收缩。因此,举例来说,装满热果酱的玻璃罐绝不能立即放在寒冷的地方或直接浸入冷水中。
好吧,让我们回到杯子里的银茶匙。银茶匙如何确保玻璃不会破碎?
只有将沸水快速倒入玻璃时,玻璃的内壁和外壁才会被不同程度地加热。温水不会使杯子的各个部分受热非常不同,所以它不会产生强大的压力,杯子也不会破裂。如果杯子里有一茶匙,会发生什么?
那时,当开水被倒入玻璃底部时,在玻璃被加热(热的不良导体)之前,一些热量被分配到(热的)良导体的金属茶匙上。因此,开水的温度降低了,它从沸腾的开水变成了热水,对玻璃杯没有任何阻碍。至于继续倒入的开水,对杯子来说并不可怕,因为杯子已经热了。
总而言之,如果杯子里的金属茶匙,尤其是柄茶匙,非常大,它将减轻杯子不均匀的加热,防止杯子破裂。
然而,为什么说茶匙是银做的会更好呢?因为银是热的良导体;银茶匙比不锈钢茶匙散热快。你一定知道打开的杯子里的银勺子有多热!仅凭这一点,你就可以毫无错误地确定茶匙的成分。钢茶匙不觉得热。
玻璃壁的“不平衡”膨胀现象不仅威胁到玻璃的完整性,还威胁到蒸汽锅炉的一个重要部分——用于测量锅炉水位的水位计。水位计的测量管是玻璃管。由于蒸汽和锅炉沸水对内壁的影响,内壁膨胀得比外壁大。此外,蒸汽和水的压力进一步加强了管壁上的压力,因此这种玻璃管(水表管)容易破裂。为了防止它开裂,它有时由两层不同的玻璃管制成。内层的膨胀系数小于外层。
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