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玻璃是個(gè)神奇的東西,，用普通沙子加熱后就能制成,，其用途那就更不用說(shuō)了,，在現(xiàn)代社會(huì)中幾乎每天都能看到,，或者使用到玻璃。
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但同時(shí)玻璃也有很多獨(dú)特的特性,，最近就看到這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn),，將一塊普通玻璃放入水中，用剪刀就能輕松從其邊緣一塊塊的將玻璃剪下來(lái)（不會(huì)大面積的破裂）。
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# L' k: f3 e: N q甚至于還能剪出圓形,。
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4 [5 j9 s. [* t, H! r/ K1 F而將玻璃拿出水中,，再用剪刀去剪玻璃就會(huì)出現(xiàn)大面積的破碎，跟用物體砸玻璃效果是一樣的,，根本就不能剪出需要的形狀,。
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7 h( F+ d7 K. W. V% Z$ B那么玻璃為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢，這是什么原理,，下面一起來(lái)了解一下 % [5 u* I* K1 r4 u, @3 e
為什么能在水中剪開玻璃我們知道要想將玻璃直徑砸開,，可以直接用石頭，錘子等物體猛砸就能讓其破碎,，而要想將玻璃切割成想要的形狀,，就需要使用非常堅(jiān)硬的金剛石對(duì)其進(jìn)行切割。 # O4 f; i% I9 W
還有一種經(jīng)常使用的辦法,，將一根較細(xì)的棉線在瓶子上繞幾圈,，然后在棉線上澆上煤油后點(diǎn)上火，等將棉線燒完后,，直接將瓶子全部放入水中或者是在瓶子燃燒的部位澆上水,，瓶子就會(huì)瞬間從棉線部位斷裂成兩截。 ' X+ g3 E' h0 m- I
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6 Q: q/ J) `* V" F+ t* i這種切割玻璃的方法是采用了物體的熱脹冷縮,，通過(guò)煤油的燃燒讓玻璃膨脹,，再放入水中讓其迅速降溫，就會(huì)整齊地裂開,。 2 U' j* y( G6 Y# U
那么將玻璃放在水中,，怎么會(huì)用剪刀就能隨意剪切呢，其實(shí)這還是與玻璃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)系,。 2 F8 H7 B* q& J' _6 |
玻璃內(nèi)部是由無(wú)數(shù)個(gè)小的二氧化硅多面體結(jié)構(gòu),，通過(guò)串聯(lián)后形成網(wǎng)狀的特殊結(jié)構(gòu)；而每一個(gè)多面體則是由外圍的四個(gè)氧原子,，和位于中間的硅原子組成的,，它們之間是由硅氧共價(jià)鍵相連接著的。
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當(dāng)將玻璃放入水中時(shí),，部分水分子會(huì)隨之滲透到玻璃內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,，破壞掉原本穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，讓原來(lái)的結(jié)果遭到破壞而變得脆弱,，這樣就更容易被剪開了,。
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就是硅氧共價(jià)鍵變得脆弱了，而且硅原子受到水分子中氫氧根的吸引形成新的共價(jià)鍵,，也會(huì)讓玻璃不會(huì)出現(xiàn)大面積破裂的原因,。
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其實(shí)，玻璃的這種特性很早就被人們發(fā)現(xiàn)了，所以在打磨玻璃的過(guò)程中都會(huì)不停地噴水,，這會(huì)讓玻璃更容易被打磨。 & A. s$ l' c( Y. G
但是,，并不是什么玻璃都能夠在水中被輕易剪斷,，并且剪切的效果也并沒(méi)有那么好，所以在水中切割玻璃這種方法并沒(méi)有大量使用,，但人們利用水探索出了另一種剪玻璃的辦法,，那就是水刀切割玻璃。
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+ _- E. c1 ^5 e3 f- }& q9 A在水中剪切玻璃,，雖然可以體驗(yàn)到玻璃被一點(diǎn)點(diǎn)剪掉的感覺(jué),，但還是比較危險(xiǎn)，如果要想體驗(yàn)還是要戴好手套,。
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玻璃的制成% |. f) l5 D+ G9 {2 A. H2 l/ t: E
玻璃是通過(guò)對(duì)普通的沙子（主要成分是二氧化硅）加熱,，直到融化并變成液體為止，沙子在1600℃的高溫下熔化,。
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在玻璃廠中,，將沙子與廢玻璃，石灰石（碳酸鈣）和蘇打粉（碳酸鈉）等原料在爐中加熱混合,。
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# q0 y1 P+ g7 X, g% }9 O" U& n碳酸鈉降低了沙子的熔點(diǎn),，這有助于節(jié)省制造過(guò)程中使用的能源和時(shí)間，但是它的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生一種可溶于水的物質(zhì),，但是可以通過(guò)添加石灰石來(lái)消除對(duì)玻璃的影響,。 8 R9 q+ Q. B7 \1 ~( t
最終產(chǎn)品稱為鈉鈣硅玻璃(硅酸鹽)，這是我們?cè)谌粘Ｉ�,，以及部分建筑上所使用的普通玻璃�?/font> 9 F9 O- h, \6 q1 n
玻璃的特點(diǎn)
8 W- h7 A. v r在常溫下,，玻璃幾乎是一種完美的透明，隔熱和絕緣固體,，并且非常耐多種腐蝕性介質(zhì),。 6 O9 Y3 I( h' E" |* K4 f2 D. l2 W
玻璃既有我們能夠看到它所具有的很多特點(diǎn)，如強(qiáng)度,，透明度等,，但同時(shí)它具有很多看不見的物理和化學(xué)特性。
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玻璃內(nèi)部原子的堆積密度并不高,，從而在原子之間留下較大的間隙或空隙,，這些間隙空間共同構(gòu)成了所謂的自由體積，但是,，添加堿和石灰會(huì)導(dǎo)致玻璃的密度增加,，因?yàn)檫@些原料中的鈉離子和鈣離子填充了間隙空間，因此，玻璃的密度也會(huì)隨之增加,。 & |2 p4 _& Z3 |: h2 b
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4 [; `6 v; O# y' \9 a玻璃并沒(méi)有金屬那樣的抗彎曲特性,，而是更容易碎和破裂，這種現(xiàn)象也可以通過(guò)玻璃固體的原子結(jié)構(gòu)來(lái)解釋,；由于熔融玻璃中的原子在冷卻時(shí),，基本上會(huì)以非晶狀順序凍結(jié)，因此它們不會(huì)出現(xiàn)向四周交錯(cuò)生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu),，而是向著某一個(gè)方向延伸,，也就不會(huì)有很強(qiáng)的屈服和彎曲的特性。
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玻璃通常在加熱時(shí)也會(huì)膨脹,，而在冷卻時(shí)則會(huì)收縮,，玻璃的這種熱膨脹對(duì)其突然受到溫度變化沖擊適應(yīng)性就沒(méi)有那么強(qiáng)，當(dāng)受熱的玻璃突然冷卻時(shí)（例如將其浸入冰水中）,，由于其相對(duì)于內(nèi)層的收縮,，在外層中可能會(huì)產(chǎn)生很大的張力，這種張力可能會(huì)導(dǎo)致破裂,，這種熱沖擊的抵抗力被稱為玻璃的耐熱性,。 : X) s8 a3 P$ i- S* J
參考資料：維基百科，SCIENCE TRENDS 1 Z' S5 N8 m1 g' [6 y
文中圖片截取自Youtube《pixabay》 5 `( |. g/ @$ A s5 ?
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發(fā)表于 2022-12-16 14:13:17
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