弯曲玻璃管实验


引言

弯曲玻璃管的实验可以让我们了解玻璃的特性及其固有属性。历史上,玻璃被用于装饰目的,但它也被用作透明屏障,允许相对安全的观察。虽然可以制造许多其他类型的玻璃,但我们将处理最常见、产量最大的玻璃,这种玻璃在加热时具有很高的可弯曲性。玻璃是一种非晶态的晶体材料,必须小心地使用本生灯处理,才能正确弯曲而不会造成阻碍或意外破裂。

目的

学习、理解并记住弯曲玻璃管实验的简单方法。

所需材料

本实验需要一个本生灯和一根较长的苏打玻璃管(20到25厘米)。

步骤

  • 握住苏打玻璃管(握住边缘),然后将其放在燃烧器的火焰上。

  • 集中加热管的一段。

  • 用手指旋转玻璃管,确保玻璃均匀受热,以便最佳软化。

  • 一旦管子充分软化,确保你知道它需要弯曲的方向。

  • 当玻璃达到所需形状时,只需将其从火焰中取出,如果不再需要,则关闭燃烧器。

  • 将玻璃放置下来冷却(注意只能放在釉面砖上,以免损坏表面)

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注意事项

  • 进行实验时,保持你的手距离燃烧器火焰和管子弯曲处至少四到五厘米。

  • 应尽可能将玻璃远离面部和身体。

  • 重要的是,在玻璃变红热并足够柔软可以弯曲之前,不要试图用力弯曲管子;这样做可能会导致玻璃破裂并造成伤害。

总结

玻璃在常温下非常脆,因此很容易断裂。然而,像玻璃这样的非晶态晶体固体具有特殊的特性,使其在暴露于极端高温时能够弯曲。本实验可以说明,像玻璃这样的物质在适当加热并以正确的方向弯曲时具有很大的灵活性,并且具有广泛的应用。

常见问题

Q1. 为什么在实验完成之前不能移动玻璃?

A1. 因为玻璃是一种固态、易碎、非晶态的晶体物质,在正常情况下不能弯曲而不会碎裂。玻璃可以在远低于其熔点的温度下弯曲,但是一旦它软化,任何试图弯曲它的尝试都可能导致弯曲不正确甚至碎裂。由于这个实验涉及易碎的苏打玻璃管,因此以尽可能小的力轻轻弯曲玻璃至关重要。一旦玻璃冷却到足以弯曲,玻璃的红热区域将足够柔软以弯曲到合适的形状。

Q2. 加热时为什么需要持续旋转玻璃管?

A2. 当热量均匀地作用于管子时,管子才能获得其形状。在加热过程中均匀旋转玻璃管,可以确保管子的两个表面都获得相同数量的热量。如果试图在没有充分加热的情况下用力改变玻璃的形状,它可能会意外破裂。热量会改变玻璃的特性,使其足够柔软以塑形,如果一部分吸收的热量多于另一部分,则形状会变形,并且可能导致玻璃碎裂。

Q3. 如果将红热的玻璃放入水中而不是釉面砖上会发生什么?

A3. 一旦玻璃被加热到红热,最好让它自然冷却。试图用水的办法来加速冷却过程会导致它破裂,或者在某些情况下爆炸。因此,不建议在玻璃在釉面砖上冷却时让任何类型的液体靠近它。玻璃在加热时会显著膨胀,而突然冷却会导致分子水平上的不均匀压缩,从而导致其碎裂。

Q4. 弯曲玻璃有哪些应用?

A4.

  • 弯曲玻璃与普通玻璃一样,可以作为隔热体,不能导热或导电。相反,玻璃耐热,使其成为极好的隔热材料,这意味着它可以储存热量——非常适合寒冷的天气。

  • 弯曲玻璃具有多种美学和功能应用。弯曲玻璃被用于摩天大楼和其他商店的外部,以及建筑物立面,包括窗户。在内部,它用于浴室门、电梯玻璃面板、展品、围护结构以及隔断。弯曲玻璃还用于各种建筑应用中,包括拱顶、圆顶、水族馆、旋转门,甚至日光浴室。

  • 弯曲玻璃是普通玻璃应用的一种极好的非传统替代品。玻璃对环境友好、视觉上吸引人、隔热性能好,同时还提供结构优势——非常适合建筑功能。弯曲玻璃的可能性是无限的。

Q5. 玻璃管有哪些问题和解决方案?

A4.

  • 玻璃不会软化——当火焰温度不足以加热玻璃时会发生这种情况。解决方案是使用更热的燃料,例如气体。

  • 玻璃软化太快——这是由于使用了过多的热量。减少玻璃在热量中的时间,将其移开火焰的最热部分,或者使用火焰温度较低的燃料。

  • 玻璃有凸起和褶皱——这可能是由于多次折叠玻璃或使其过度软化,导致其重量将其拉下所致。解决这个问题需要经验和练习,因为理解何时从火焰中取出玻璃进行弯曲或拉伸需要一定的技巧。请记住,弯曲/拉伸是一次性的。如果这不起作用,你不太可能能够重新加热玻璃以获得更好的结果。

  • 玻璃管封口——如果管子的内部封口,则表示玻璃过热。如果你正在弯曲它,请迅速将玻璃从热源中移开。让玻璃再冷却一会儿再绘制它。请记住,你可能需要有意地封口玻璃。如果你这样做,只需在火焰中旋转管子直到它闭合。

更新于:2022年12月14日

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