Premýšľali ste niekedy nad tým, prečo sa poháre na víno pri náraze rozbijú na kusy? Alebo nastala chvíľa strachu, že sa sklenené steny budovy rozbijú a spadnú? Štruktúra skla je veľmi komplikovaná. Je to tvrdé a silné, no zároveň je to krehké. Pre niečo také bežné je aj veda za rozbitým sklom zložitá.
Prečo sa sklo rozbije?
V skutočnosti dôvodom, prečo sa sklo tak ľahko rozbije, je jeho molekulárna štruktúra. Sklo je vyrobené z oxidu kremičitého. Oxid kremičitý tvorí pevnú, náhodnú molekulárnu sieť. Na rozdiel od väčšiny pevných látok, kde sú molekuly úhľadne naskladané v mriežke. Atómy kremíka a kyslíka v skle sú spojené v náhodných uhloch v nepravidelnom vzore.
Toto neusporiadané usporiadanie dáva sklu priehľadnosť a po zahriatí sa dá ľahko tvarovať do rôznych tvarov. To však zároveň znamená, že neexistujú žiadne slabé miesta. Výsledkom je, že pri pôsobení vonkajšieho tlaku sa sklo rozbije zubatým, nekontrolovaným spôsobom. Každá malá povrchová chyba alebo škrabanec sa tiež môže stať koncentrátorom stresu. Akonáhle sa trhlina spustí, rýchlo sa rozšíri po celom materiáli.
Keď sa trhliny začnú rozširovať, je ťažké ich zastaviť. Aj keď väzba medzi atómami kremíka a kyslíka je silná. Ale je ťažké, aby trhlina zmenila smer alebo sa zastavila na okraji defektu. Kvôli nepravidelnej geometrii kremíkovo-kyslíkových väzieb budú jednoducho naďalej prechádzať cez náhodnú sieť. Sklo nemá usporiadanú štruktúru, takže je ťažké predpovedať, kedy sa rozbije. Z rovnakého dôvodu môže sklo ľahko spontánne prasknúť bez veľkého varovania.
Jediným spôsobom, ako zlepšiť odolnosť skla proti nárazu, je zaviesť usporiadanejšie molekulárne usporiadanie. Rovnako ako bezpečnosť tvrdeného skla je vysoká, je to preto, že jeho molekulárne usporiadanie je usporiadané. Rýchlym zahriatím a následným rýchlym ochladením môže vo vnútri skla vzniknúť tlakové napätie. Tieto napätia pomáhajú pôsobiť proti šíreniu trhliny. Tvrdené sklo teda znesie aj vyššiu záťaž. To však neznamená, že sa nemôže zlomiť. Len sa zlomí v bezpečnejšej forme. To znamená, že sa skôr rozpadá na malé častice ako na ostré kúsky obyčajného skla.
Prečo teplo rozbíja sklo?
Sklo sa rozbije, s výnimkou prípadu, keď naň budú pôsobiť vonkajšie sily. Pri tepelnom namáhaní sa tiež zlomí. V prostredí s vysokou teplotou spôsobuje nerovnováha teplôt nerovnomerné rozťahovanie skla, čo vytvára tlak na jeho štruktúru. Keď sa oblasť skla zahreje, dôjde k expanzii. Chladnejšie oblasti sa však nerozširujú rovnakou rýchlosťou.
Môžete si teda predstaviť, že jedna časť skla sa rýchlo rozširuje, zatiaľ čo druhá časť sa rozširuje pomaly. V tomto prípade sa vo vnútri skla vytvorí napätie. Ťahá teda za sklo a spôsobuje jeho deformáciu. Ak sú tieto napätia príliš silné, sklo sa rozbije. V skutočnosti sa sklo rozbije len preto, aby sa znížilo jeho vlastné napätie. Sklo je ale podľa nás príliš krehké.
Úrovne tepelného napätia závisia aj od troch faktorov:
1. Teplotný rozdiel medzi horúcou a studenou časťou skla: čím väčší teplotný rozdiel, tým väčšie napätie.
2. Rýchlosť zmeny teploty: Vo všeobecnosti platí, že keď teplota rýchlo stúpa alebo sa ochladí, rýchlosť rozťahovania alebo zmršťovania skla je rýchlejšia. Čo zvyšuje stres.
3. Hrúbka a tvar skla: tenšie, nepravidelnejšie sklo sa pravdepodobnejšie rozbije. Pretože neznesie teplotné výkyvy.
Aby ste minimalizovali tepelné namáhanie, nevystavujte sklo extrémnym alebo rýchlym zmenám teploty. Napríklad studené sklo nelejte vriacou vodou a nevystavujte ho mrazu. Táto rýchla zmena teploty zvyšuje pravdepodobnosť rozbitia skla. Ochrana skla pred tepelným namáhaním je kľúčom k zabráneniu rozbitia skla. Preto by sme mali venovať pozornosť teplotnému prostrediu skla v našom živote.
Prečo sklo pri rozbití vydáva zvuk?
Aj keď ste v živote nepočuli zvuk rozbíjania skla, môžete ho počuť v televízii. Zvuk rozbitia skla je spôsobený zvukovými vlnami, ktoré rozvibrujú sklo na jeho rezonančnej frekvencii. Keď zvukové vlny prechádzajú sklom, spôsobujú, že molekuly skla vibrujú. Každý typ skla má špecifický frekvenčný rozsah. Aby jeho molekuly vibrovali čo najviac, nazýva sa to jeho rezonančné pásmo. Ak sa zvukové vlny zhodujú s rezonančnou frekvenciou, vibrácie sa hromadia a spôsobujú prasknutie skla.
Praskliny zvyčajne začínajú malými úlomkami alebo prasklinami na okraji alebo povrchu skla. Ako zvukové vlny pokračujú vo vibrovaní skla, tieto defekty sa rozširujú, krížia a šíria sa po celom materiáli. Akonáhle sa praskliny spoja a narušia štrukturálnu integritu skla. Celé sklo sa rozbije. Akustické praskliny sa vyskytujú s väčšou pravdepodobnosťou pri väčších sklenených doskách, pretože väčšie sklenené platne majú väčšiu plochu na vznik trhlín.
Aby ste predišli akustickému rozbitiu, vyberte sklenený materiál, ktorého rezonančná frekvencia je mimo bežného rozsahu okolitého hluku. Veci ako vrstvené sklo alebo tvrdené sklo sú dobrou voľbou. Sú odolnejšie voči akustickému rozbitiu. Ak často počujete špecifické zvuky, ktoré spôsobujú rozbitie skla. Hluk môže naďalej poškodzovať ostatné sklá v danej oblasti. Jediný spôsob, ako zabrániť nepredvídateľnému rozbitiu skla, je odstrániť zdroj zvuku. Pri správnych opatreniach môže sklo zostať neporušené, aj keď je vystavené hlasným zvukom.
Ako môže sklo samovoľne prasknúť?
Niekedy bez vplyvu vonkajších faktorov sklo samovoľne praskne. Má to viacero dôvodov.
Vnútorné napätie: V procese výroby skla môže nerovnomerné chladenie vytvárať vnútorné napätie. Zároveň tieto napätia zostanú v skle. Postupom času sa tieto stresy hromadia. Potom je možné náhle oslabiť sklo. Sklo sa potom rozbije. Z času na čas sa to stáva. Možno je sklo nainštalované už dlho a jedného rána sa môže náhle rozbiť. Preto by sme pri výrobe skla mali dbať na zníženie vnútorného pnutia skla. Aby sa predišlo častému výskytu takýchto nehôd.
Zmena teploty: Zmena teploty je bolesť hlavy. Pretože iné veci možno môžeme ovládať, ale nemôžeme zmeniť vonkajšiu teplotu. Ráno môže ešte svietiť slnko a náhly príchod studeného vzduchu môže spôsobiť rozbitie skla. Teplotný rozdiel stačí na namáhanie skla. Odporúča sa sklo s nízkym koeficientom rozťažnosti. Najlepšie je tiež obmedziť používanie skla na miestach s veľkými teplotnými zmenami.
Poškodenie okraja alebo chyby: Ak je na okraji sklenenej dosky medzera, škrabanec alebo prasklina, môže sa stať bodom koncentrácie napätia. To uľahčuje rozbitie skla pri zmenách teploty alebo nárazu. Nepodceňujte drobné neviditeľné škrabance. Niekedy sú tieto drobné praskliny spúšťačom rozbitia skla. Jedného dňa sa to môže samovoľne zlomiť. Dávajte pozor na škrabance a snažte sa sklo chrániť. Zabráňte poškodeniu okrajov skla. Odporúča sa tiež nakupovať sklo od renomovaných dodávateľov. Môže znížiť tvorbu defektov skla.Ako my!
Chemické reakcie: V zriedkavých prípadoch môžu nečistoty alebo chemikálie v skle reagovať s faktormi prostredia, ako je teplota alebo vystavenie UV žiareniu. Aj keď je to nepravdepodobné, môžu tiež oslabiť vlastnosti skla. V konečnom dôsledku môže sklo samovoľne prasknúť alebo prasknúť. Použitie dodávateľa, ktorý spĺňa priemyselné štandardy pre zloženie a čistotu skla, je tiež jedným z najlepších spôsobov, ako sa tomuto problému vyhnúť.
Spôsob, ako zabrániť rozbitiu skla
Hoci existuje veľa možných príčin rozbitia skla, existuje niekoľko spôsobov, ako rozbitie skla znížiť.
Žíhanie: Po vytvorení skla musí prejsť procesom žíhania a pomaly ochladiť na izbovú teplotu. Tým sa uvoľní napätie vytvorené vo vnútri skla. Uistite sa teda, že sklo, ktoré kupujete, je správne žíhané.
Tvrdené: Tvrdené sklo po rýchlom zahriatí a ochladení sa pevnosť môže výrazne zlepšiť. Sklo pri stlačení vytvára škrupinu. Pri natiahnutí tvorí vnútornú časť. Obaja spolupracujú na kontrole trhlín. Toto sa odporúča pre oblasti, ako sú dvere alebo stoly.
Sendvič: Pridanie sendviča do pohára je tiež dobrý spôsob. Všetci vieme, že bezpečnosť vrstveného skla je tiež lepšia. Môže znížiť rozstrekovanie úlomkov skla pri rozbití. Výrazne chráni bezpečnosť ľudí.
Správna inštalácia: Pri inštalácii skla sa uistite, že hmotnosť je rovnomerne rozložená medzi rámom a kovaním. Uistite sa, že je sklo správne zaistené, aby sa zabránilo nadmernému pohybu alebo vibráciám. Keď narazíte na ťažké sklenené panely, určte viacero spojovacích bodov, aby ste udržali váhu skla.
Záver
Vo všeobecnosti je dôvodom rozbitia skla stále jeho krehkosť a nepravidelná molekulárna štruktúra. Akonáhle dôjde k prasknutiu skla, celá konštrukcia stratí stabilitu a zrúti sa. Po prečítaní článku by ste mali pochopiť aj príčiny rozbitia skla a metódy prevencie. A vhodný sklenený materiál je možné vybrať podľa jeho zamýšľaného použitia. Ak ti stále nie je jasné,môžete nás kontaktovať!Vieme poskytnúť odborné poradenstvo.
Pre viac informácií o sklenených výrobkoch kliknite prosím na totoodkaz.
