• Главная
  • Наука
  • Как расплавить стекло? Какая температура плавления стекла? — Полезная информация для всех
Наука

Как расплавить стекло? Какая температура плавления стекла? — Полезная информация для всех

 

Практически у каждого материала и соединения в мире имеется три возможных состояния: твердое, жидкое и газообразное. В нормальных условиях материалы пребывают в разном состоянии, которое зависит от их химических свойств.

Чтобы вывести их из равновесия, необходимо повышать или понижать температуру до указанного значения. Например, температура плавления стекла начинается примерно с 750 градусов по Цельсию. Материал имеет так называемые аморфные свойства, поэтому у него и нет конкретного значения.

 

Процесс плавления стекла

Все зависит от количественного и качественного состава примесей в соединении. Так что установить конкретное значение для выбранного предмета можно исключительно экспериментальным путем. Для этого понадобится определенный набор измерительных приборов, который имеется только в специализированных лабораториях. Можно, конечно, взять и бытовые аналоги, но они будут иметь слишком большую погрешность.

 

Принципы расчета

 

 


  • 1.    Необходимость обеспечения поэтапного повышения температуры расплавляемого тела строго на один градус. В противном случае невозможно будет достоверно установить, при каком именно показателе начинается процесс перехода из твердого состояния в жидкое, то есть эксперимент завершится неудачей.
  • 2.    Нужно найти очень точный термометр, способный замерять температуру до 2 тысяч градусов по Цельсию с минимальной погрешностью. Лучше всего подойдет электронный прибор, который будет стоит слишком дорого для бытовых опытов.
  • 3.    Проведение эксперимента дома в принципе не самая удачная идея, потому что придется искать посуду, в которой можно плавить стекло, раздобыть устойчивый источник огня, способный обеспечить нужный уровень подогрева, купить дорогостоящее оборудование.

 

Процесс плавления

 

 


Расплавленое стекло

Отсутствие четкого числа заставляет нерационально использовать производственные ресурсы. Например, на стекольных заводах в печах поддерживают температуру около 1600 градусов Цельсия, притом, что многие виды могли бы без проблем расплавиться и при одной тысяче. Экономия энергоносителей позволила бы значительно снизить себестоимость готовой продукции, что положительно повлияло бы на экономическую эффективность деятельности стеклодувных заводов.

Температура плавления стекла в градусах начинается от 750 (некоторые источники приводят цифру от 1000) и продолжается аж до 2500. При этом, если брать акриловое стекло, которое по сути не является стеклом, а просто имеет такое название, то оно плавится всего при 160 градусах, а на 200 градусах уже начинает кипеть. Но оно состоит из органической смолы и не имеет в составе кремния и других химических элементов.

А вот остальные марки наоборот зачастую могут похвастаться пестрым разнообразием состава. Используемый в производстве песок часто проходит недостаточную очистку, в результате чего в готовых изделиях содержится много ненужного. Внешне это никак не отражается на эксплуатационных свойствах, но приводит к аморфности химических характеристик.


 

 

Понижения температуры плавления стекла можно достичь, если в расплав добавить соответствующие элементы. В бытовых опытах наиболее доступными являются оксид свинца и борная кислота. Массовую долю нужно будет рассчитать по известным формулам, так как она будет зависеть от количества расплавленного стекла. После застывания можно будет повторить свой опыт и убедиться, что теперь материал плавится при значительно меньшей температуре.

 

Плавление стекла

Но стоит учесть, что полученное стекло не имеет практического значения и годится исключительно для опытов. Это связано с тем, что добавление примесей изменяет и его рабочие параметры, так что вещество не сможет в полной мере справляться с возложенными на него функциями. Именно поэтому никто не изменяет технологический процесс с помощью добавления указанных компонентов.

 

Основные значения

 

—    температура плавления бутылочного стекла — 1200-1400 градусов по Цельсию;
—    температура плавления кварцевого стекла — около 1665 градусов по Цельсию;
—    температура плавления ампульного стекла — 1550-1800 градусов по Цельсию;
—    жидкое стекло температура плавления — 1088 градусов по Цельсию.


Для последнего вещества можно указать точную цифру, потому что оно не проявляет аморфных свойств, так как является водно-щелочным раствором силикатов натрия и калия. Стоит также учесть, что стекло плавится не сразу, а вначале переходит в тягучее карамелеобразное состояние. Это свойство используется мастерами-стеклодувами для создания различных изделий и сувениров.

Заняться подобным ремеслом можно и в домашних условиях. Недостатка в сырье не будет, так как можно найти массу стеклянных бутылок прямо на улице. А в качестве прибора для размягчения материала подойдет и обычная газовая лампа. Свои изделия ручной работы можно будет потом продавать на сувениры и зарабатывать неплохие деньги.

Свойства стекла

Кроме того факта, что существует температура плавления стекла, и что из этого материала можно делать самые разнообразные изделия, он имеет много других свойств. Плотность стекла во многом зависит от его химического состава, этот показатель характеризует отношение объема к весу материала. Так, этот показатель самый низкий у кварцевого стекла.«> Хрустальное, наоборот, имеет самую высокую, которая может превышать 3 г/см3. От химического состава также зависит и прочность этого материала, то есть то, как стекло может сохранять свою целостность в изделиях под воздействием внешних нагрузок.


и растяжении и при сжатии влияние химического состава практически одинаково. На твердость материала влияет наличие или отсутствие примесей и их количественный показатель в данном экземпляре. Самым твердым считается то, в состав которого входит большое количество кремнезема, а именно кварцевое, а также боросиликатное. В свою очередь, наличие в составе окислов свинца снижает прочностные характеристики. Как известно, высокая температура плавления стекла позволяет изменить его внешний вид и при необходимости получить совершенно иную форму. Но при низких температурах, которые считаются нормальными для человеческой жизнедеятельности, стекло под воздействием нагрузок разрушается, а не деформируется. «>Хрупкость стеклянных изделий зависит от толщины материала, а также формы. Проще всего разбить на осколки получается стекло плоской формы. Чтобы этот показатель повысить, на производстве материала в состав добавляют окислы магния, борный ангидрид. Чем более неоднородно стекло, тем больше вероятность, что при механических нагрузках оно разобьется.

Воздействие температуры

Отдельного внимания стоит температура плавления стекла. Несмотря на хрупкость материала, для того чтобы перевести в жидкое состояние, потребуется нагреть его до высоких температур. Что касается обычного стекла, то его температура плавления колеблется от 425 до 600 оС, у кварцевого этот показатель достигает 1000 оС.


-за своей хрупкости и, соответственно, сложности произведения действительно больших деталей из стекла, появилась необходимость создания такого материала, который мог бы быть более прочным, сохраняя при этом остальные свойства. И в 1936 году в продажу поступает органическое стекло. Температура плавления оргстекла низкая, составляет всего 160 оС, а при 200 оС материал доходит до кипения. Применяется оргстекло буквально везде, поскольку прозрачность у него такая же, как и у других но вот по удароустойчивости оно стоит на порядок выше.

Виды стекла

Если временно не рассматривать оргстекло, а вспомнить о других видах данного материала, то их насчитывается четыре: обычное, кварцевое, боросиликатное и хрустальное. Каждый вид имеет свои особые черты, которые выделяют его среди остальных.«>

Обычное стекло

К этому виду стекла относят содовое, поташное, а также известково-натриево-калиевое. Первый вид используется для производства оконных стекол, посуды, различной стеклотары. Поташное имеет более высокую температура плавления. Стекла такого типа используются для создания высококачественной посуды. Эта разновидность обычного стекла имеет выраженный блек и прозрачность. Последний вид также активно используется для производства посуды.

Кварцевое стекло


Этот вид стекла получают путем плавления сырья высокой чистоты. Поэтому ответ на вопрос о том, при какой температуре плавится стекло кварцевое, – 1000оС. Это демонстрирует тот факт, что данный тип материала ещё и самый термостойкий, поэтому, если опустить его в раскаленном виде в холодную воду, он не будет трескаться. Благодаря этому кварцевое стекло можно использовать при очень высоких температурах, ведь чтобы привести его жидкое состояние, температура должна достигать 1500оС. «>Существует две разновидности этого стекла — прозрачный и молочно-матовый кварц. По своим показателям они практически одинаковы, но отличаются оптическими свойствами. Поверхность кварцевого стекла имеет бльшую адсорбционную способность не только к влаге, но и к некоторым газам. Также стоит помнить о том, что кварц необходимо предохранять от всевозможных загрязнений, в том числе и от жирных следов от рук, подобные пятна можно удалить этанолом, как вариант используют ацетон.

Боросиликатное стекло

Этот вид стекла имеет в своем составе большое количество оксида бора, чем и объясняется его название. Благодаря введению в состав этого вещества, оно может быть гораздо прочнее других видов. Стойкость к термоудару у боросиликатного стекла может превышать этот показатель у известкового в 5 раз. Другие показатели связаны с химической стойкостью стекла, позволяют активно использовать его в электротехнике. Чтобы размягчить этот вид описываемого материала, необходимо нагреть его до температуры 585оС.«>

Хрустальное стекло


Все знакомы с хрусталем, именно этот материал считается самым высокосортным среди различных стекол, он не только имеет неповторимый блеск, но и обладает способностью сильно преломлять свет. Хрустальное стекло может быть свинцовосодержащим и бессвинцовым. Первые имеют больший вес и демонстрируют красивую игру света, из них делают посуду или сувениры. Бессвинцовые стекла чаще применяются в оптических приборах и характеризуются высоким качеством.

Являясь одним из самых древних материалов, стекло используется человечеством на протяжении не одной тысячи лет. Универсальность этого вещества позволила ему найти применение в самых различных отраслях. По физико-химическим свойствам стекло относится к неорганическим соединениям, оно твёрдое, имеет аморфную структуру, изотропно.

Для каждого вида стекла характерно в процессе изготовления преобразование агрегатного состояния от жидкотекучего, чрезвычайно вязкого до стеклообразного вида. Технология производства предусматривает его остывание со скоростью, которая не позволяет перейти в фазу кристаллизации расплава.

Температура плавления стекла зависит от его качества и предполагаемых характеристик. Как правило, варка происходит в довольно широком диапазоне температур от 300 до 2500 °C. Зависят свойства этого вещества от компонентов, входящих в состав стеклообразующих расплавов. Их перечень довольно обширный и представлен различными оксидами, фосфатами, фторидами и прочими добавками. При этом классическая прозрачность является далеко не последней характеристикой для различных видов стёкол, встречающихся как в природе, так и синтезируемых в ходе производства.


С самыми древними стеклянными поделками, датированными семью веками до нашей эры, познакомились археологи, занимающиеся раскопками в Египте. Это были бусы и амулеты. Но прошло несколько тысячелетий, пока не появились первые промышленные предприятия, стекольные заводы восемнадцатого века. Особенностью стеклопроизводства в шихтах стало то, что температура плавления стекла достигалась использованием угля, а котлы для варки стали закрытыми.

До этого в качестве топлива использовались дрова, стекловаренные мастерские долго не находились на месте, печи рассыпались, а топливо в округе быстро расходовалось. Котлы были открытыми, дрова не выделяли веществ, влияющих на прозрачность и цвет выходного продукта. Температура плавления стекла в технологическом процессе такого типа достигала 1450 °C.

Важным событием стало изобретение в начале XX века метода производства листового стекла, названного по имени его разработчика Эмиля Фурко, предложившего машинный способ вытяжки. Просуществовав вплоть до 1959 года, он был вытеснен Флоат-методом, разработанным фирмой «Пилкингтон».


Основными составляющими обычного стекла является кварцевый песок в пропорции 69-74 %, сода (12-16 %), доломит и известняк (5-12 %). Но в технологическом процессе производства имеет важное значение не только при какой температуре плавится стекло, но и какая скорость охлаждения расплава. Теоретически при быстром охлаждении можно получить стекловидное тело и из металла, главное успеть охладить расплав до образования кристаллической решётки.

При всём многообразии привлекательных свойств обычного стекла в своё время возникла острая необходимость в более прочном и лёгком прозрачном материале. Прежде всего, это коснулась отрасли, специализирующейся на самолётостроении. Оргстекло получило своё название лишь по внешним сходствам с традиционным стеклом.

Ударопрочность его в пять раз выше, оно легче в 2,5 раза. По светопропусканию оно достигает уровня 92%, имеет высокую стойкость к старению. Намного проще и доступней оргстекло в обработке. Температура плавления оргстекла находится в пределах 90-105 градусов, что позволяет его подвергать термической обработке.

Но оба эти материала заняли каждый свою нишу в современном производстве. Традиционное неорганическое стекло прочно удерживает свои позиции и не собирается их сдавать новейшим органическим полимерам.

Использование широкого спектра различных примесей и добавок позволяет получить не только удивительные оптические характеристики стекла, но и значительно улучшить его механические свойства.

Кроме промышленного использования, нельзя не отметить роль художественного стекла. Мастера–стеклодувы, продолжая традиции древних художников, превратили создание шедевров из стекла в истинное искусство. В печах их мастерских достигается температура плавления стекла, работая практически вручную, в своём творчестве они не только проявляют незаурядную фантазию, но и затрачивают массу физических усилий.


Похожие посты

Быстрее, чем из Москвы в Брюссель: через 18 месяцев стартуют суперскоростные полеты на МКС

Avtor

Сбербанк представил самый мощный в России суперкомпьютер Christofari

Avtor

Российские ученые создают магнитный холодильник нового поколения без компрессора и фреона

Avtor
Adblock
detector