強化ガラスのコップは有毒ですか？

ガラス自体はケイ酸塩の高温焼結生成物であるため無毒であり、ガラス製品の洗浄は主にガラス表面から汚染物質を除去することによって行われます。しかし、通常のガラスは壊れやすく、エッジや角が鋭利であるため、簡単に人を傷つける可能性があります。そのため、高温で軟化した後、急冷して強化ガラスとなります。強化ガラスは、たとえ割れたとしても破片が非常に小さく、鋭利なエッジがなく、人に危害を与えるのは簡単ではありません。そのため、自動車や船舶のガラス窓、床から天井までのドアや家の装飾用の窓ガラスなどに広く使用されています。哺乳瓶作りも同様です。

強化ガラスのコップはなぜ破裂するのですか？

強化ガラスは圧縮安定性や熱安定性に優れているのに、なぜ割れてしまうのでしょうか?

強化ガラスカップの原料も普通のガラスで、最初は厚いガラスカップ（肉厚3.4〜3.8ミリメートル）を作るために使用され、その後炉で650℃に加熱されます。この時点では、ガラスは軟化していますが、まだ変形していません。油を素早く注いで急激に冷却します。このプロセスはと呼ばれます"焼き戻し"、焼き入れとも呼ばれます。鋼が火を作るのと同じように、ガラスは硬くて丈夫になります。

ガラスは熱伝導率が低いです。ガラスカップが急に冷えると、まず表面層が冷えて硬化し、収縮しますが、ガラスの内部はまだ外側に向かって膨張する力を持った高度な熱可塑性の状態にあります。そのため、強化ガラスで作られたカップは、表面には圧縮応力、内部には引張応力が生じます。一般に、これら 2 つはカップ本体のすべての部分でバランスが取れている必要があり、使用中に問題はありません。

しかし、場合によっては、焼き入れが不十分な場合、カップ本体に不均一な応力がかかり、不必要に破裂する可能性があります。たとえば、カップ本体の特定の部分の内部応力が外部応力よりも大きい場合、内側から加えられる力は非常に大きくなりますが、外側から加えられる圧力は非常に小さくなります。このカップは表面的には問題がないように見えますが、実は内部は緊張しています。たとえば、机上のガラスパネルは、強化ガラスのコップと同様に、時々爆発することがあります。これらの厚いガラス製品は後急冷されませんが、液体から固体に変化する過程で、最初に表面が冷却して硬化し、その後内部が冷却して硬化するため、不均一な応力も発生します。

原理は実際には非常に単純です。熱湯がカップに入ると熱によりカップが膨張します。ガラスの熱伝導率は比較的低いため、ガラスの内層は膨張しますが、外層はまだ熱を受け取りません。そのため、ガラスの外壁の膨張が遅れ、外壁にかかる圧力が瞬間的に急激に増加します。圧力がカップの強度を超えて割れてしまう

小さな鉄のスプーンを入れたら揚げてみませんか？

主な理由は 2 つあります。1 つは、最初にスプーンに水が注がれるため、熱の一部が吸収され、間接的にガラスの熱膨張係数が低下します。第二に、鉄のスプーンを追加することは、カップを事前に予熱することと同等であり、加熱の急激さを軽減し、カップが爆発することを防ぎます。そのため、カップの内側と外側を同時に加熱してお湯を注いだとしても、カップの内側と外側の膨張の度合いはそれほど変わらないため、破裂することはありません。