彎曲玻璃管實驗


引言

彎曲玻璃管的實驗可以讓我們瞭解玻璃的特性及其固有屬性。歷史上,玻璃被用於裝飾目的,但它也被用作透明屏障,允許相對安全的觀察。雖然可以製造許多其他型別的玻璃,但我們將處理最常見、產量最大的玻璃,這種玻璃在加熱時具有很高的可彎曲性。玻璃是一種非晶態的晶體材料,必須小心地使用本生燈處理,才能正確彎曲而不會造成阻礙或意外破裂。

目的

學習、理解並記住彎曲玻璃管實驗的簡單方法。

所需材料

本實驗需要一個本生燈和一根較長的蘇打玻璃管(20到25釐米)。

步驟

  • 握住蘇打玻璃管(握住邊緣),然後將其放在燃燒器的火焰上。

  • 集中加熱管的一段。

  • 用手指旋轉玻璃管,確保玻璃均勻受熱,以便最佳軟化。

  • 一旦管子充分軟化,確保你知道它需要彎曲的方向。

  • 當玻璃達到所需形狀時,只需將其從火焰中取出,如果不再需要,則關閉燃燒器。

  • 將玻璃放置下來冷卻(注意只能放在釉面磚上,以免損壞表面)

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注意事項

  • 進行實驗時,保持你的手距離燃燒器火焰和管子彎曲處至少四到五釐米。

  • 應儘可能將玻璃遠離面部和身體。

  • 重要的是,在玻璃變紅熱並足夠柔軟可以彎曲之前,不要試圖用力彎曲管子;這樣做可能會導致玻璃破裂並造成傷害。

總結

玻璃在常溫下非常脆,因此很容易斷裂。然而,像玻璃這樣的非晶態晶體固體具有特殊的特性,使其在暴露於極端高溫時能夠彎曲。本實驗可以說明,像玻璃這樣的物質在適當加熱並以正確的方向彎曲時具有很大的靈活性,並且具有廣泛的應用。

常見問題

Q1. 為什麼在實驗完成之前不能移動玻璃?

A1. 因為玻璃是一種固態、易碎、非晶態的晶體物質,在正常情況下不能彎曲而不會碎裂。玻璃可以在遠低於其熔點的溫度下彎曲,但是一旦它軟化,任何試圖彎曲它的嘗試都可能導致彎曲不正確甚至碎裂。由於這個實驗涉及易碎的蘇打玻璃管,因此以儘可能小的力輕輕彎曲玻璃至關重要。一旦玻璃冷卻到足以彎曲,玻璃的紅熱區域將足夠柔軟以彎曲到合適的形狀。

Q2. 加熱時為什麼需要持續旋轉玻璃管?

A2. 當熱量均勻地作用於管子時,管子才能獲得其形狀。在加熱過程中均勻旋轉玻璃管,可以確保管子的兩個表面都獲得相同數量的熱量。如果試圖在沒有充分加熱的情況下用力改變玻璃的形狀,它可能會意外破裂。熱量會改變玻璃的特性,使其足夠柔軟以塑形,如果一部分吸收的熱量多於另一部分,則形狀會變形,並且可能導致玻璃碎裂。

Q3. 如果將紅熱的玻璃放入水中而不是釉面磚上會發生什麼?

A3. 一旦玻璃被加熱到紅熱,最好讓它自然冷卻。試圖用水的辦法來加速冷卻過程會導致它破裂,或者在某些情況下爆炸。因此,不建議在玻璃在釉面磚上冷卻時讓任何型別的液體靠近它。玻璃在加熱時會顯著膨脹,而突然冷卻會導致分子水平上的不均勻壓縮,從而導致其碎裂。

Q4. 彎曲玻璃有哪些應用?

A4.

  • 彎曲玻璃與普通玻璃一樣,可以作為隔熱體,不能導熱或導電。相反,玻璃耐熱,使其成為極好的隔熱材料,這意味著它可以儲存熱量——非常適合寒冷的天氣。

  • 彎曲玻璃具有多種美學和功能應用。彎曲玻璃被用於摩天大樓和其他商店的外部,以及建築物立面,包括窗戶。在內部,它用於浴室門、電梯玻璃面板、展品、圍護結構以及隔斷。彎曲玻璃還用於各種建築應用中,包括拱頂、圓頂、水族館、旋轉門,甚至日光浴室。

  • 彎曲玻璃是普通玻璃應用的一種極好的非傳統替代品。玻璃對環境友好、視覺上吸引人、隔熱效能好,同時還提供結構優勢——非常適合建築功能。彎曲玻璃的可能性是無限的。

Q5. 玻璃管有哪些問題和解決方案?

A4.

  • 玻璃不會軟化——當火焰溫度不足以加熱玻璃時會發生這種情況。解決方案是使用更熱的燃料,例如氣體。

  • 玻璃軟化太快——這是由於使用了過多的熱量。減少玻璃在熱量中的時間,將其移開火焰的最熱部分,或者使用火焰溫度較低的燃料。

  • 玻璃有凸起和褶皺——這可能是由於多次摺疊玻璃或使其過度軟化,導致其重量將其拉下所致。解決這個問題需要經驗和練習,因為理解何時從火焰中取出玻璃進行彎曲或拉伸需要一定的技巧。請記住,彎曲/拉伸是一次性的。如果這不起作用,你不太可能能夠重新加熱玻璃以獲得更好的結果。

  • 玻璃管封口——如果管子的內部封口,則表示玻璃過熱。如果你正在彎曲它,請迅速將玻璃從熱源中移開。讓玻璃再冷卻一會兒再繪製它。請記住,你可能需要有意地封口玻璃。如果你這樣做,只需在火焰中旋轉管子直到它閉合。

更新於:2022年12月14日

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