При какой температуре плавится стекло: При какой температуре плавится стекло? Температура плавления стекла: максимальные и минимальные показатели.

Содержание

максимальные и минимальные показатели :: SYL.ru

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.

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.

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. При 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.

Печи для плавления стекла и их виды

Муфельная печь – устройство для равномерного нагревания веществ. Она состоит из:

  • Корпуса.
  • Камеры, которую еще называют муфелем.
  • Двери.
  • Блока управления.

Корпус может быть выполнен из нержавеющей стали или углеродистой. Модели из нержавейки служат намного дольше.

Муфель – самая важная часть печи, потому что именно в нем плавится стекло и располагаются нагревательные элементы. Он может быть выполнен из керамики, корунда или специального волокна.

Еще одна важная часть – это блок управления, который отвечает за выбор режима и настройку печи. Сейчас все печи оснащаются электронными блоками, которые вытеснили циферблатные.

Схема муфельной печи

Можно ли расплавить стекло в определенной муфельной печи, зависит от вида самого устройства. Существуют различные их типы, которые отличаются:

  • Максимальной температурой нагрева.
  • Способом нагревания.
  • Устройством.

Муфельная печь SNOL

Наиболее важной характеристикой считается диапазон температур. По этому параметру печи разделяют на:

  • Низкотемпературные – до 400оС.
  • Среднетемпературные – до 900оС.
  • С большой температурой – до 1400оС.
  • Высокотемпературные – до 2000оС.

Отличаются печи и по режиму обработки, бывают:

  • Работающие в воздушной среде (обычные).
  • Вакуумные (нагрев производится в вакууме).
  • Работающие в газовой среде (нагрев производится в присутствии различных газов, например, водорода, азота, аргона и пр.).

Есть модели, которые предназначены для домашнего использования, а есть профессиональные агрегаты, которые используются в лабораториях или на крупных предприятиях. Как отечественные, так и зарубежные производители выпускают различные варианты муфельных печей. Хорошо зарекомендовала себя литовская компания SNOL.

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. Из-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.

Как производят стекло

Зачем вообще для стекловарения нужны печи? Дело в том, что чтобы из стекла сделать что-нибудь полезное, нужно его сначала расплавить, а плавится оно при температурах ни много, ни мало, 1400-1600 °С.

Сырьем для изготовления стекла служит, главным образом, кварцевый песок (оксид кремния SiO2)


Кварцевый песок

Чтобы придать стеклу необходимые свойства, кварцевый песок смешивают с разными добавками, в основном, это известняк (тот, который ракушечник, с фасадов зданий), полевой шпат, доломит, сода и красители (оксиды металлов)


Известняк


Полевой Шпат


Доломит

Таких добавок в стекле бывает до 20-30%. Вообще-то, чем больше добавок, тем ниже вязкость расплава (грубо говоря, он «текучее») и ниже температура плавления, т.е. его обрабатывать проще, например, выдувать бутылки и пр. можно уже при 800 °С. Но может быть и по-другому: если, например, в смесь оксид бора добавить, выйдет борсиликатное стекло, жаростойкое и устойчивое к перепадам температур — на радость домохозяйкам. Стекло же из чистого оксида кремния получится тугоплавким, из него чтобы что-нибудь выдуть, придется до 1600 °С разогреть.

В общем, с сырьем разобрались. Всё, что надо, тщательно очищают, измельчают (этим обычно специальные обогатительные фабрики/производства занимаются), перемешивают и засыпают в стекловаренную печь через специальное окно. Внутри печи в огромном бассейне за дело берется практически инфернальный огонь и превращает за несколько часов песок в жидкость.

Пламя внутри печи.

Кстати, раскочегаривание такой печи до нужной температуры — непростой, долгий, а главное, дорогой процесс (сколько топлива надо, чтоб такую огромную дуру на 2-9 тыс. тонн стекла разогреть!), поэтому, разжегши её единожды, стараются больше не гасить: процесс варки стекла за 10-15 лет службы печи прерывают только пару раз для холодного ремонта.

Естественно, смесь расплавляется не сразу вся, а постепенно; по мере расплавления она перемешивается, из нее выходят пузырьки воздуха. То, что уже хорошо расплавилось, собирается на дне бассейна (плотность-то у расплава выше) и по закону сообщающихся сосудов перетекает под стенкой, проходящей через бассейн, в другую его часть, подальше от пламени и еще не расплавленной смеси.

Тут температура немного ниже, и жидкое стекло отсюда поступает уже в следующую, рабочую ванну за пределами печи, а оттуда уходит на обработку. Чтобы получить, например, листовое стекло для окон и зеркал, его отливают и прокатывают почти как металл.

Чтобы получить идеально ровную поверхность, на современных заводах расплавленное стекло сначала выливают в бассейн, полный расплавленным оловом, и оно, стекло, плавая на поверхности олова, распределяется по нему равномерным тонким слоем и остывает примерно с 1000 до 600 °С, так получают так называемое флоат-стекло (float-glas).

Как я уже говорил, процесс этот непрерывный, и на выходе после охлаждения получается бесконечная стеклянная лента. Но прежде, чем её на куски разрезать, поверхность вновь нагревают газовыми горелками: таким образом запаиваются микротрещины, которые все равно образуются даже несмотря на постепенное охлаждение из-за разности напряжений внутри стекла при твердении. В результате стекло выходит особенно прозрачным.


Производство флоат-стекла

Старая технология, применявшаяся на советских заводах, предусматривала вертикальное вытягивание стеклянной ленты при интенсивном охлаждении поступающей из печи массы. Стекло, произведенное таким образом, отличается значительно большими оптическими искажениями.

Ну вот, вроде почти со всем разобрались. На картинке только еще одна непонятная часть печи осталась: регенератор. Штуковина замечательная и гениальная в своей простоте. За её изобретение еще в 1856 году младший из братьев Сименсов, Фридрих, получил английское дворянство. А смысл в том, чтобы экономить топливо для стекловаренной печи, подогревая воздух, подающийся в печь для горения. И экономия на топливе может достигать 40%!


Принцип работы регенератора

Регенератор состоит из двух одинаковых шахт, заполненных жаропрочными керамическими сборками, образующими внутри шахт множество мелких каналов для воздуха. Воздух поступает через первую шахту, попадает в печь через окно, смешивается с топливом (газом) и сгорает. Раскалённые продукты горения уходят через другое окно во вторую шахту, и прежде, чем выйти наружу, нагревают упомянутые керамические сборки. Потом, как они достаточно накалятся, минут через двадцать, поток воздуха пускают через вторую шахту, он в ней разогревается перед попаданием в печь, а отработанные газы начинают разогревать сборки в первой шахте. Затем цикл повторяется.

За рамками этого рассказа остались разнообразные жаропрочные керамические покрытия внутри печи (металл для такой температуры не годится). С ними всё тоже довольно занимательно: физические и химические процессы, протекающие во время плавления стекла, приводят к удивительным образованиям: внутри печи начинают расти сталактиты!

Источник

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.

Отжиг стекла в специализированных печах

Для того чтобы приобрести печь, посредством которой термообработка стекла будет выполнена по-настоящему качественно, необходимо обратиться в . Здесь покупатели смогут заказать оборудование самой различной конфигурации. В ассортименте как компактные решения для малого бизнеса, так и вместительные установки для крупных производств.

Клиентам предлагается не только типовое оборудование, но и оригинальные системы, изготовление которых производится по индивидуальным проектам. Подобные печи адаптируются под особенности конкретного предприятия, с их помощью удается использовать имеющиеся производственные мощности наиболее эффективно.

Обращаем Ваше внимание, что в таблицах указаны самые популярные параметры печей. Мы также можем изготовить для Вас печь с нестандартными размерами и характеристиками.

Компания АртВитраж24 предлагает печи для фьюзинга различных модификаций, предназначенные для широкого спектра применения. Основные направления применения наших высокотемпературных печей — это фьюзинг (запекание специального стекла с целью изготовления художественных изделий — витражей, картин и т.д.), лэмпворк (изготовление стеклянных бусин и элементов декора), моллирование стекла (гнутье, радиусное стекло) и фацетов ( бевелсов, для наклеивания на радиусное стекло) и т. д.

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.

Как сделать сварочное затемнённое стекло самому?

Вы действительно верите что сажа спасёт от ультрафиолета?

Обычное стекло уф пропускает мизер, для измерения спектров пропускания в уф — диапазоне используют специальное кварцевое стекло. сажа спасет от яркости.
Сначала надо уточнить, о каком ультрафиолете идет речь и какой процент его стекло должно задержать, чтобы можно сказать «не пропускает».

Видимый свет занимает диапазон длин волн от 380. .400 до 760..780 нм. Все, что короче — ультрафиолет.

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трех спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315-400 нм)

УФ-B лучи (UVB, 280-315 нм)

Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100-280 нм)

Практически весь UVC и приблизительно 90% UVB поглощаются озоном, а также водным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA, и, в небольшой доле — UVВ.

Обычные силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Пропускаемость ультрафиолетовых лучей:

Кварцевое стекло — Очень хорошее

96%-ное Si-O2-стекло — Хорошее

Боросиликатное — Среднее

Свинцовое — Плохое

Известково-натриевое — Плохое

Вывод. 16 Гц). Диапазон условно делят на ближний (380-200 нм) и дальний, или вакуумный (200-10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.»

«…Простые стекла поглощают ультрафиолетовые лучи, начиная с 408 нм. Специальные сорта стекол прозрачны до 300-230 нм, кварц прозрачен до 214 нм, флюорит — до 120 нм. Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива и приходится применять отражательную оптику, вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.»

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ультрафиолетовое_излучение

В основе муранского стекла: плавильная печь (пошагово рассказано)

Как венецианское стекло изготавливается из химических элементов, в этой статье мы поделимся некоторыми знаниями о производстве муранского стекла.

Миру более семи веков
Искусство муранского стекла берет свое начало в 1291 году, когда по указу Светлейшей Республики все печи Венеции были перенесены на этот остров. С тех пор, как в медленном распутывании нити на протяжении веков, эта деятельность процветала, достигая выдающихся творческих высот и разрабатывая методы, приемы и инструменты, никогда не изменяя своей идентичности. За стеклом вырастает реальный мир неповторимый и неповторимый, сотканный из усталости, ловко двигающихся рук, взглядов, бегущих от жара плавильных печей к воде, охлаждающей материал, терпения и быстроты исполнения, предложений и изречений, выкованных мастерами. долгие часы, которые мастера и помощники по стеклу проводят вместе, работая плечом к плечу, день за днем.

В центре всего: что такое «партия»?
В основе этого волшебства лежит подходящая композиция элементов, известная как «партия», четкое сочетание веществ, которое, в зависимости от типа и дозировки каждого ингредиента, может открыть художнику или ремесленнику почти неограниченный диапазон хроматических возможностей. . Есть четыре основных компонента:

 

1) Песок силикатный, который сам по себе плавится при температуре около 1750 градусов, что делает практически невозможным управление

 

2) Soda, именно используется для понижения температуры плавления, в диапазоне примерно от 1400 градусов может падать все дальше и дальше

 

3) Карбонат кальция, элемент, используемый для предотвращения естественного матирующего эффекта соды при движении в вязкой жидкости стекловидной массы

 

4) ополаскиватель, обычно сурьма, что означает более быструю очистку и удаление мелких загрязнений.

 

Для разработки этой основной композиции, которая, в конечном итоге, станет хрустальным стеклом, в игру вступает получение от материала желаемого цветового тона. оксиды, химические элементы один за другим связаны с определенным хроматическим градиентом.

Чтобы получить желтый цвет, вы должны использовать нужное количество кадмия, селена для красного, кобальта для синего, медной чешуйки для зеленого, кадмия и части селена (смесь оксидов, соответствующих двум основным цветам, желтому и красному) для цвета. оранжевый, немного марганца для фиолетового аметиста, больше для черного.

 

Слияние в печи, магия, поэтапно объясняемая изнутри
Процесс варки стекла можно считать сердцевиной того, что является традиции художественного стекла Мурано, отправная точка, от которой ответвляются все конкретные приемы, которые будут проанализированы в следующих нескольких текстах. Процедуры оставались неизменными на протяжении веков, инновации в инструментах, научная номенклатура и живой жаргон, используемый рабочими, развиваются вместе в необычном танце, который кружится внутри мира, который заслуживает того, чтобы его открыли.

 

1) Металлические тигли разных размеров используются для хранения состава элементов и для проведения стадии плавления: тигель большего размера называется «Палато», тигель меньшего размера «Нинфе», а тигли еще меньшего размера «Нинфетте». Свежий производственный тигель нельзя использовать сразу, его следует приучать в печи к постепенно увеличивающемуся нагреву, который в течение недели или чуть больше позволит ему выдерживать температуры, которые могут достигать 1400 градусов.

 

2) Когда-то операция отсадки палато на дно печи имела особое название, так называемая «калада». На самом деле период подготовки к плавке происходил [фактически] на четырех стеклянных камнях (для того, чтобы подвергнуть термическому напряжению весь тигель, а также и нижнюю его часть), которые снова не плавились: следовательно, это было [поэтому ] необходимо использовать крюк и джемми для перемещения четырех оснований и медленного сопровождения Палато, пока оно не коснется основания печи.

Эволюцией этой деликатной и сложной операции, в которой могло быть задействовано четыре человека, учитывая вес тигля, стало введение стекловидных пород, которые могли постепенно плавиться, чтобы постепенно опустить Палато на дно.

 

3) Другая практика, полезная как дополнительная защитная мера для тиглей, которые должны выдерживать самые высокие температуры, называется «инвариатура» — нанесение хрустального стекла вдоль внутренних стенок тигля, чтобы получить стекловидное покрытие для защита металлической поверхности.

4) В этот момент, когда они готовы к фундаментальному «Первому слиянию», в состав, который вы хотите расплавить, добавляется «Роттура», отходы того же химического типа, производные от предыдущих слияний, которые облегчают развертывание что вы хотите получить. Начиная со второй плавки, всегда будет храниться фонд отходов, а именно Роттура, внутри тигля, и больше не нужно будет добавлять Роттура снаружи.

из песка, своими руками в домашних условиях, температура плавления стекла

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.

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.

Как делают стекло из песка

Скорее всего, вы знаете, что для изготовления стекла необходим песок, и действительно, он является самым главным ингредиентом. Чтобы стеклянное изделие получилось прозрачным, применяют кварцевый песок без примесей металлов, которые придают материалу цветные оттенки.


Чтобы изготовить стекло понадобится кремнистый песок, который иначе называют кварцевым.

Так как у кварцевого песка температура плавления 2300⁰С, то необходимы компоненты, которые помогут снизить ее, чтобы сделать процесс изготовления проще и доступнее. Таким ингредиентом стал карбонат натрия или обыкновенная кальцинированная сода, благодаря которой температуру плавки удалось понизить практически вдвое.


Сода (карбонат натрия) понижает температуру, необходимую для производства стеклянного полотна.

Из-за соды стекло получается водопроницаемым, что делает его непрактичным в быту и на производстве. Чтобы придать материалу прочности в сплав добавляют оксид кальция или известь. Дополнительно в составе могут присутствовать оксиды магния или алюминия для максимальной устойчивости к физическим и химическим факторам.

Для производства тонкого декоративного стекла, например, хрусталя в качестве добавки используют оксид свинца, которые придает изделиям блеск и хрупкость. В линзах очков обычно присутствует оксид лантана из-за способности преломлять лучи света.


Наиболее применяемой добавкой в производстве декоративного стекла выступает оксид свинца, придающий блеск.

Сапфировое стекло для очков изготавливают с добавлением оксида алюминия благодаря чему оно обретает максимальную твердость и устойчивость к физическим повреждениям. Чтобы изготовить цветное стекло, в сплав добавляют оксид железа для получения красного цвета, никель для коричневого и фиолетового оттенка, медь и хром для зеленого, кобальт для синего и другие металлы.

На производстве стекло изготавливают в несколько этапов: на первом ключевые компоненты плавят вместе в печи до получения однородного сплава, затем отправляют в емкость из олова, которое не смешивается со стеклом, сохраняя его однородность. Уже на этом этапе стекло постепенно охлаждается, становится гладким и тонким.


Для получения однородной массы надо удалить пузырьки – чтобы получить такой эффект стекловары делают постоянные помешивания, пока расплавленная стекольная масса не загустеет.

Полностью остывает сплав при движении по конвейеру, длина которого может достигать 100 м, это необходимо для предотвращения образования избыточного давления внутри сплава, что может привести к будущему браку. После конвейера стекло подвергается дальнейшей обработке для создания различных изделий.


Различаются стекла лишь составляющим материалом, которое используется для изготовления. А вот сам процесс практически одинаковый.

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.

Как сделать стекло в домашних условиях своими руками

Чтобы изготовить стекло дома, понадобится специальная печь, обеспечивающая нагрев до высоких температур. В домашних условиях используют муфельную, электрическую или горшковую печку, а также жаровню на древесном угле.


Специальные стекла можно плавить в электрической, горшковой или муфельной печи.

Второй вариант более простой, но небезопасный, так как во время нагрева до гипермаксимальных температур гриль может сам расплавиться. Мы расскажем, как варить стекло в специальной печи.

  1. Подготовьте огнеупорный тигель (плавильный горшок).
  2. Всыпьте в тигель песок, соду и известь, причем примеси должны занимать не более 30% в составе.
  3. Поставьте тигель в печь и расплавьте состав при максимально высокой температуре (1500-1700⁰С).
  4. После того, как компоненты расплавятся, разлейте жидкий сплав по формам для отливки.
  5. Последний этап – обжиг в печи, охлажденной до 400-600⁰С. Так стеклянное изделие сделается твердым и прочным.


Тигель должен выдерживать исключительно высокую температуру, которая достигается в печи.
Вот так можно приготовить стекло дома, если у вас есть специальное оборудование.

Важно! При работе соблюдайте технику безопасности: используйте сварочную маску, термостойкие рукавицы, не подходите близко к печи.

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.

Как расплавить стекло в домашних условиях

Если вы хотите не сварить, а растопить стеклянное изделие, то без специального оборудования тоже не обойтись, ведь стекло не относится к легкоплавким материалам.


Тигель должен быть таким, чтобы захват его металлическими щипцами и прутьями не составлял затруднений.

Существует два способа плавки: литье и моллирование. В первом случае жидким стекольным сплавом заполняются специальные формы, а во втором случае состав плавится до густого, тягучего состояния, и с ним работают стеклодувы, придавая массе разнообразные формы.


Чтобы расплавлять бутылки и другие изделия дома, вам понадобится печь специальной конструкции.

Температура плавления стекла

Точная температура плавления зависит от наличия примесей в составе. Обыкновенное прозрачное стекло плавится при 700-750⁰С, посудное – при 1200-1400⁰С, а кварцевое – 1650⁰С. В промышленном производстве поддерживают в печах поддерживают температуру 1600⁰С.


Кварц и песок без примесей переходят в стеклообразное состояние при температуре 2300 градусов Цельсия.

Использование печи для плавки стекла

Если вас интересует, как расплавить стекло в домашних условиях, то пригодится профессиональное оборудование, а именно – муфельная печь, чья конструкция обеспечивает, нагрев до максимально высоких температур. Сегодня существуют муфельные печи, способные нагреваться до 2000⁰С. Применяя такие конструкции дома, вы легко сможете изготовить украшения или другие изделия из стекла, переплавляя бутылки или другую стеклянную тару в совершенно новые изделие.


Муфельная печь поможет производить стекло в домашних условиях.

Используйте формы для литья, но на них необходимо нанести специальный состав, чтобы стекло легко отделилось. Установите форму таким образом, чтобы состав не смог стечь за ее границы. Расположите изделия в печи так, чтобы при плавке, они стекали прямо в формы. Нагревайте печь постепенно, чтобы форма выдержала. После окончания процесса литья, понизьте температуру до 500⁰С и оставьте в печи для отжига.

Важно! Не подпускайте к оборудованию ребенка, так как это грозит опасностью для жизни.

Теперь вы знаете, что изготовить и расплавить стекло можно даже в домашних условиях, если в распоряжении есть сырье и специальное оборудование. Главное – соблюдайте технику безопасности при работе с высокими температурами и внимательно читайте инструкцию к эксплуатации муфельной печи, так вы обезопасите здоровье во время экспериментов со стеклом в домашних условиях.

Печи для плавления стекла и их виды

Муфельная печь – устройство для равномерного нагревания веществ. Она состоит из:

  • Корпуса.
  • Камеры, которую еще называют муфелем.
  • Двери.
  • Блока управления.

Корпус может быть выполнен из нержавеющей стали или углеродистой. Модели из нержавейки служат намного дольше.

Муфель – самая важная часть печи, потому что именно в нем плавится стекло и располагаются нагревательные элементы. Он может быть выполнен из керамики, корунда или специального волокна.

Еще одна важная часть – это блок управления, который отвечает за выбор режима и настройку печи. Сейчас все печи оснащаются электронными блоками, которые вытеснили циферблатные.

Схема муфельной печи

Можно ли расплавить стекло в определенной муфельной печи, зависит от вида самого устройства. Существуют различные их типы, которые отличаются:

  • Максимальной температурой нагрева.
  • Способом нагревания.
  • Устройством.

Муфельная печь SNOL

Наиболее важной характеристикой считается диапазон температур. По этому параметру печи разделяют на:

  • Низкотемпературные – до 400оС.
  • Среднетемпературные – до 900оС.
  • С большой температурой – до 1400оС.
  • Высокотемпературные – до 2000оС.

Отличаются печи и по режиму обработки, бывают:

  • Работающие в воздушной среде (обычные).
  • Вакуумные (нагрев производится в вакууме).
  • Работающие в газовой среде (нагрев производится в присутствии различных газов, например, водорода, азота, аргона и пр.).

Есть модели, которые предназначены для домашнего использования, а есть профессиональные агрегаты, которые используются в лабораториях или на крупных предприятиях. Как отечественные, так и зарубежные производители выпускают различные варианты муфельных печей. Хорошо зарекомендовала себя литовская компания SNOL.

Может ли огонь ДЕЙСТВИТЕЛЬНО расплавить стекло? — Пожарный NOW

Написано Майком Перцем в Firefighter Knowledge


Из нашей прошлой статьи вы узнали, что огонь может расплавить большинство металлов, если пламя достаточно горячее. Теперь вам интересно узнать о другом, казалось бы, непроницаемом материале, и это стекло. Может ли огонь расплавить стекло?

Огонь может расплавить стекло, однако температура плавления стекла составляет всего от 2552 до 2912 градусов по Фаренгейту. Это означает, что большинство источников огня не будут гореть достаточно сильно, чтобы достичь этой точки. Интересно, что стекло будет только плавиться, а не гореть. Это потому, что стекло не является горючим или легковоспламеняющимся, поэтому оно не может окисляться.

В сегодняшней статье мы еще поговорим о том, что нужно для плавки стекла. Убедитесь, что вы продолжаете читать, так как у нас есть много полезной информации, чтобы поделиться!

Содержание

Какова температура плавления стекла?

Стекло состоит из песка, нагретого примерно до 3090 градусов. Песок, который обычно представляет собой кварц или диоксид кремния, становится менее кристаллическим при воздействии тепла.

Когда песок в конце концов остывает, его структура меняется, задерживаясь где-то между твердым и жидким. Это делает полученный продукт — стекло — аморфным твердым телом.

Температура плавления стекла, как упоминалось во введении, где-то между 2552 и 2912 градусами. Если вы прочтете наш пост о температурах плавления металлов, то поймете, что стекло имеет умеренно высокую температуру плавления, но не слишком высокую.

Может ли огонь плавить стекло?

Итак, это естественно подводит нас к вопросу, может ли огонь плавить стекло?

Что ж, в нашем посте о плавке металла мы указали максимальные температуры, при которых горят различные типы пламени. Давайте теперь вернемся к этим температурам пламени, чтобы определить, какие из них могут плавить стекло, а какие нет.

Эти источники пламени могут плавить стекло

  • Оксиацетилен: Тепло, выделяемое кислородно-топливной резкой, превышает 6000 градусов. Таким образом, оксиацетилен может несколько раз расплавить стекло.
  • Ацетилен: Ацетиленовая паяльная лампа способна прорезать металл. Самая высокая температура пламени составляет 4172 градуса, чего достаточно, чтобы расплавить стекло.
  • Водородная горелка: Если вы используете водородную горелку, вы можете положиться на этот инструмент для плавления стекла. Максимальная температура пламени от факела составляет около 3632 градусов.
  • Пропановая паяльная лампа: Если не водородная горелка, то с этой задачей справится пропановая горелка. Пропановая горелка достигает температуры от 2192 до 3092 градусов, что может расплавить стекло, если она находится на верхнем конце температурного спектра.  

Эти источники пламени не могут плавить стекло

  • Пламя свечи: Пламя свечи может нагреваться сильнее, чем многие ожидают, достигая температуры около 2012 градусов. Даже горячие точки могут нагреваться до 2372–2552 градусов. Верхний температурный предел пламени свечи — это самая низкая температура плавления стекла, поэтому свеча не может расплавить стекло.
  • Пламя горелки Бунзена: Максимальная температура пламени горелки Бунзена составляет 2912 градусов. При такой температуре горелка Бунзена могла плавить стекло. Однако при работе в более низком температурном диапазоне 1652 градуса стекло останется целым.
  • Метан: Аналогичная история при разжигании природного газа метана. При самой высокой температуре пламени, равной 2732 градусам, стекло плавится. Однако если метан горит только при 1652 градусах, этого недостаточно.
  • Угольный огонь: Если вы надеетесь, что уголь расплавит стекло, вы будете разочарованы. Пламя древесного угля горит при температуре от 1382 до 2192 градусов, что просто недостаточно для расплавления стекла.
  • Бутан: Бутановый огонь горит только при максимальной температуре 600 градусов, так как низкая гравитация делает пламя более холодным. Этого тепла недостаточно, чтобы расплавить стекло, поэтому поверхность осталась нетронутой.
  • Метанол: Пламя метилового спирта горит при максимальной температуре 2192 градуса, что очень жарко, но это примерно на 400 градусов ниже температуры плавления стекла.
  • Древесина: Дровяной огонь приятно пахнет, но он не оставит вмятины на стекле. Пламя горит при температуре 1880,6 градусов, что слишком мало.
  • Бензин: Бензин едва горит горячее, так как пламя в среднем составляет 1878,8 градусов. Вы знаете, что это значит, вы не можете использовать газовое пламя для плавления стекла.
  • Керосин: Нефтяной керосин также выдерживает температуру ниже 2000 градусов, а его максимальная температура составляет примерно 1814 градусов. Керосиновый огонь не оставит стекло расплавленным.
  • Животный жир: Если вы сожжете животный жир, в результате огонь достигнет максимальной температуры между 1472 и 1652 градусами. Это почти на 1000 градусов ниже порога, необходимого для плавления стекла.

Может ли огонь сжигать стекло?

Теперь мы установили, что некоторые источники огня могут плавить стекло, из-за чего с него капает вода, если огонь достаточно горячий. Но сгорит ли когда-нибудь стекло?

Огонь не может сжечь стекло. Стекло не является горючей поверхностью, но и не воспламеняется. Это означает, что он не может окисляться.

Для возникновения огня необходимо окисление, и в процессе этого атомы водорода и кислорода смешиваются с углеродом, образуя воду и углекислый газ.

Интересно, что когда на металле появляется ржавчина, действует та же самая форма окисления.

Впрочем, мы отвлеклись.

Вы помните, что диоксид кремния или кремнезем сгорают, образуя стекло. Как только он подвергается воздействию таких высоких температур, кремнезем не может дальше гореть.

Стекло все еще может выглядеть обугленным, если оно подвергается воздействию высокой температуры, но это из-за углерода, который образуется, когда другие находящиеся поблизости легковоспламеняющиеся объекты окисляются.   

Большинство источников огня могут расплавить стекло, если пламя превысит по крайней мере 2550 градусов. Однако стекло не горит, поскольку оно не горюче и не воспламеняется.

Тем не менее, плавление стекла может быть очень опасным, так что будьте осторожны! Если ваш дом или здание горит, немедленно позвоните по номеру 911.

Последние сообщения

ссылка на Что такое «Рабочий город»? И еще 8 уникальных пожарных терминов

Что такое «Рабочий город»? И еще 8 уникальных пожарных терминов

Почти в каждой отрасли вполне естественно, что сленговые слова возникают среди сотрудников или коллег как их родной язык. Если вы хотите произвести впечатление на своих коллег-пожарных новым…

Продолжить чтение

ссылка на «Fire Buff»: что это такое и почему это важно

«Огненный бафф»: что это такое и почему это важно

Почти у каждого занятия есть свои поклонники и сторонники, но у некоторых есть поклонники, которые выводят его на совершенно новый уровень. Нет, мы говорим не о спортивных фанатах или поклонниках рок-музыки, а скорее о любителях огня. Что…

Продолжить чтение

промышленное стекло | Britannica

Посмотрите, как супергидрофобная поверхность многофункционального стекла противостоит запотеванию, бликам и самоочищается

Посмотреть все видео к этой статье показывает большую стойкость под воздействием природных элементов. Эти три свойства — блеск, прозрачность и долговечность — делают стекло предпочтительным материалом для таких предметов домашнего обихода, как оконные стекла, бутылки и лампочки. Однако ни одно из этих свойств по отдельности, ни все вместе они не достаточны и даже не необходимы для полного описания стекла. Согласно современным научным представлениям, стекло — это твердый материал, имеющий атомную структуру жидкости. Более подробно, следуя определению, данному в 1932 физика У.Х. Захариасен, стекло представляет собой протяженную трехмерную сеть атомов, образующих твердое тело, в котором отсутствует дальнодействующая периодичность (или повторяющееся упорядоченное расположение), типичная для кристаллических материалов.

Обычно стекло образуется при охлаждении расплавленной жидкости таким образом, что предотвращается упорядочение атомов в кристаллическое образование. Вместо резкого изменения структуры, которое происходит в кристаллическом материале, таком как металл, при его охлаждении ниже точки плавления, при охлаждении стеклообразующей жидкости происходит непрерывное застывание жидкости до тех пор, пока атомы практически не замерзнут. более или менее случайное расположение, подобное тому, которое они имели в жидком состоянии. И наоборот, при приложении тепла к твердому стеклу происходит постепенное размягчение структуры, пока оно не достигнет жидкого состояния. Это монотонно изменяющееся свойство, известное как вязкость, позволяет изготавливать стеклянные изделия в непрерывном режиме, при этом сырье расплавляется до однородной жидкости, доставляется в виде вязкой массы к формовочной машине для изготовления конкретного изделия, а затем охлаждается до твердого состояния. и жесткое состояние.

В этой статье описаны состав и свойства стекла и его образование из расплавленных жидкостей. В нем также описываются процессы промышленного производства стекла и формовки стекла, а также рассматривается история производства стекла с древних времен. При этом основное внимание в статье уделяется составу и свойствам оксидных стекол, которые составляют основную часть товарного тоннажа стекла, а также традиционным методам производства стекла методом термоплавления или плавления стекла. Однако внимание также уделяется другим неорганическим стеклам и менее традиционным производственным процессам.

Подробное описание физики стеклообразного состояния см. в статье Аморфное твердое тело. Полное описание различных художественных применений стекла см. Витражи и изделия из стекла .

Составы стекла и применения

Из различных семейств стекла, представляющих коммерческий интерес, большинство основано на кремнеземе или диоксиде кремния (SiO

2 ), минерале, который в большом количестве встречается в природе, особенно в кварце и прибрежных песках. Стекло, изготовленное исключительно из кремнезема, известно как кварцевое стекло или стекловидный кварц. (Его также называют плавленым кварцем, если его получают путем плавления кристаллов кварца.) Кварцевое стекло используется там, где требуются высокая рабочая температура, очень высокая стойкость к тепловому удару, высокая химическая стойкость, очень низкая электропроводность и хорошая прозрачность в ультрафиолетовом излучении. Однако для большинства стеклянных изделий, таких как контейнеры, окна и лампочки, основными критериями являются низкая стоимость и хорошая долговечность, и стекла, которые лучше всего соответствуют этим критериям, основаны на системе натрий-известь-кремнезем.
Примеры этих стекол показаны в таблице Состав репрезентативных оксидных стекол.

Состав репрезентативных оксидных стекол
стекловидный кварц печные трубы, кремниевые плавильные тигли 100,0
натриево-известковый силикат окно 72,0 14.2 10,0 0,6 2,5
контейнер 74,0 15,3 5. 4 1,0 3,7
лампочка и трубка 73,3 16,0 5.2 1,3 3,5
посуда 74,0 18,0 7,5 0,5
боросиликат натрия химическая посуда 81,0 4,5 2.0
свинцово-щелочной силикат свинцовый «хрусталь» 59. 0 2.0 0,4
телевизионная воронка 54,0 6,0 3.0 2.0 2.0
алюмосиликат стеклянная галогенная лампа 57,0 0,01 10,0 16,0 7,0
стекловолокно «Е» 52,9 17,4 14,5 4. 4
оптический «корона» 68,9 8,8
стекловидный кварц печные трубы, кремниевые плавильные тигли
натриево-известковый силикат окно
контейнер след 0,6
лампочка и трубка 0,6
посуда
боросиликат натрия химическая посуда 12,0
свинцово-щелочной силикат свинцовый «хрусталь» 25,0 12,0 1,5
телевизионная воронка 23,0 8,0
алюмосиликат стеклянная галогенная лампа 4. 0 6,0 след
стекловолокно «Е» 9.2 1,0
оптический «корона» 10.1 2,8 8.4 1,0

После кремнезема многие «натриево-известковые» стекла содержат в качестве основных компонентов соду или оксид натрия (Na 2 O; обычно получают из карбоната натрия или кальцинированной соды) и известь или оксид кальция (CaO; обычно полученный из обожженного известняка). К этой основной формуле могут быть добавлены другие ингредиенты для получения различных свойств. Например, добавляя фторид натрия или фторид кальция, можно получить полупрозрачный, но не прозрачный продукт, известный как опаловое стекло. Еще одним вариантом на основе диоксида кремния является боросиликатное стекло, которое используется там, где требуется высокая стойкость к тепловому удару и высокая химическая стойкость, например, в химической посуде и автомобильных фарах. В прошлом посуда из свинцового «хрусталя» изготавливалась из стекла, содержащего большое количество оксида свинца (PbO), что придавало изделию высокий показатель преломления (отсюда блеск), высокий модуль упругости (отсюда звонкость, или «звонкость»). »), и большой рабочий диапазон температур. Оксид свинца также является основным компонентом стеклянных припоев или герметиков для стекол с низкими температурами обжига.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Другими стеклами на основе кремнезема являются алюмосиликатные стекла, которые занимают промежуточное положение между стекловидным кварцем и более распространенными натриево-известково-кремнеземными стеклами как по термическим свойствам, так и по стоимости; стекловолокна, такие как стекло E и стекло S, используемые в армированных волокном пластмассах и в теплоизоляционной вате; и оптические стекла, содержащие множество дополнительных основных компонентов.

без кремнезема

Оксидные стекла не на основе кремнезема не имеют большого коммерческого значения. Как правило, это фосфаты и бораты, которые в некоторой степени используются в биорассасывающихся продуктах, таких как хирургическая сетка и капсулы с пролонгированным высвобождением.

Неоксидные стекла

Стекла из фторида тяжелых металлов

Из неоксидных стекол фторидные стекла тяжелых металлов (HMFG) имеют потенциальное применение в телекоммуникационных волокнах благодаря их относительно низким оптическим потерям. Однако они также чрезвычайно трудно формируются и имеют низкую химическую стойкость. Наиболее изученной ГМФГ является так называемая группа ZBLAN, содержащая фториды циркония, бария, лантана, алюминия и натрия.

Стекловидные металлы

Другой неоксидной группой являются стекловидные металлы, образованные высокоскоростной закалкой жидких металлов. Возможно, наиболее изученным стеклообразным металлом является соединение железа, никеля, фосфора и бора, которое имеется в продаже как Metglas (торговая марка). Он используется в гибком магнитном экранировании и силовых трансформаторах.

Последний класс неоксидных, некристаллических веществ — это халькогениды, которые образуются при сплавлении халькогенных элементов серы, селена или теллура с элементами из группы V ( , например, мышьяк, сурьма) и группа IV (, например, германий) периодической таблицы. Благодаря своим полупроводниковым свойствам халькогениды нашли применение в устройствах пороговой и запоминающей коммутации, а также в ксерографии. Родственным конечным членом этой группы являются элементарные аморфные полупроводниковые твердые тела, такие как аморфный кремний (a-Si) и аморфный германий (a-Ge). Эти материалы являются основой большинства фотогальванических приложений, таких как солнечные элементы в карманных калькуляторах. Аморфные твердые тела имеют жидкостный атомный порядок, но не считаются настоящими стеклами, потому что они не демонстрируют непрерывного перехода в жидкое состояние при нагревании.

В некоторых стеклах можно добиться определенной степени кристаллизации нормально случайной атомной структуры. Стекловидные материалы, обладающие такой структурой, называются стеклокерамикой. Коммерчески используемая стеклокерамика — это стеклокерамика, в которой высокая плотность неориентированных кристаллов одинакового размера была достигнута в объеме материала, а не на поверхности или в отдельных областях. Такие продукты неизменно обладают прочностью, намного превышающей прочность исходного стекла или соответствующей керамики. Яркими примерами являются посуда для приготовления пищи Corning Ware (торговая марка) и зубные имплантаты Dicor (торговая марка).

В дополнение к стеклокерамике полезные изделия из стекла могут быть изготовлены путем смешивания керамических, металлических и полимерных порошков. Большинство продуктов, изготовленных из таких смесей или композитов, обладают свойствами, которые представляют собой комбинации свойств различных ингредиентов. Хорошими примерами композитных изделий являются пластмассы, армированные стекловолокном, для использования в качестве прочных эластичных твердых материалов, а также толстопленочные проводники, резисторы и диэлектрические пасты с заданными электрическими свойствами для упаковки микросхем.

В природе встречается несколько неорганических стекол. К ним относятся обсидианы (вулканические стекла), фульгариты (образованные ударами молнии), тектиты, обнаруженные на суше в Австралазии, и связанные с ними микротектиты со дна Индийского океана, молдавиты из Центральной Европы и стекло Ливийской пустыни из западного Египта. Благодаря своей чрезвычайно высокой химической стойкости под водой композиции микротектита представляют значительный коммерческий интерес для иммобилизации или переработки опасных отходов.

Почему черное стекло плавится быстрее всего?

Нередко специалисты по плавке стекла замечают, что черное стекло выходит из печи в большей степени, чем прозрачное стекло. Некоторые также заметили, что использование радужного или дихроичного стекла, по-видимому, усугубляет неравномерность нагрева, отметив, что это как-то связано с отражением тепловой энергии. Все эти наблюдения о том, как ведет себя стекло при нагревании, совершенно правильны, хотя аспекты, касающиеся рецептуры стекла, также имеют значение.

Моя цель в этой публикации состоит в том, чтобы представить некоторые физические аспекты, чтобы объяснить причины, лежащие в основе наблюдений, не вдаваясь в нелепые технические подробности. Я также надеюсь, что художники по стеклу заметят, насколько полезна наука для их собственной работы.

Вопросы, лежащие в основе этой публикации, могут быть связаны с физикой излучения черного тела и с тем, как световая энергия передается и отражается стеклом. Это также означает, что точно такие же принципы применимы к стеклу при охлаждении, хотя я не заметил, чтобы какие-либо стеклянные фьюзеры упоминали об этом.

Вы, возможно, помните из уроков естествознания или из литературы о мерах по энергосбережению в доме, что тепловая энергия перемещается путем теплопроводности, конвекции и излучения. Хотя все они играют определенную роль, наиболее важным при нагревании стекла в печи является излучение.

Тепловая энергия – это то, что мы обычно называем тепловой энергией, и, в свою очередь, ее также можно назвать инфракрасным излучением. Терминология отличается, потому что они происходят из разных областей физики. Но оказывается, что на самом деле это одно и то же. Тепловая энергия или энергия инфракрасного излучения поступает от элементов печи (будь то раскаленные провода или инфракрасные лампы) и в конечном итоге поглощается всем, что находится внутри печи, включая внутренние поверхности печи. Почему один вид стекла должен поглощать эту энергию иначе, чем другой вид стекла, является ключевой темой этой публикации.

Инфракрасное излучение представляет собой часть электромагнитного спектра с длинами волн, близкими к красному свету, с той лишь разницей, что инфракрасное излучение имеет более длинные волны и, следовательно, менее энергетическую энергию, чем красный свет той же интенсивности. В этом смысле инфракрасное излучение есть не что иное, как форма света, похожая на красный свет, но невидимая для человеческого глаза и немного менее энергичная. Мы не можем видеть инфракрасный свет, но мы определенно можем чувствовать его как тепло. Инфракрасное излучение очень важно для плавильных печей, потому что это основной метод, с помощью которого энергия используется для плавления стекла в печи, а при охлаждении стекла это основной метод, с помощью которого энергия рассеивается.

Ультрафиолетовое излучение, напротив, представляет собой часть электромагнитного спектра с длинами волн, близкими к фиолетовому свету, с той лишь разницей, что ультрафиолетовое излучение имеет более короткие длины волн и, следовательно, представляет собой более энергичную энергию, чем исходит от фиолетового света той же интенсивности. В этом смысле ультрафиолетовое излучение есть не что иное, как форма света, похожая на фиолетовый свет, но невидимая человеческому глазу и немного более энергичная. Но, что интересно, растения, опыляемые насекомыми, часто используют способность насекомых видеть ультрафиолетовое световое излучение, делая их цветы особенно привлекательными в ультрафиолетовой части спектра. Мы не видим ультрафиолетовый свет, но насекомые могут. Ультрафиолетовый свет важен только для плавильщиков стекла, которые решили открыть горячие печи по причинам, описанным в конце этой публикации.

Для наших целей, хотя и не совсем правильно, мы можем взаимозаменяемо заменить термин «световая энергия» (необязательно включая инфракрасное и ультрафиолетовое излучение) всякий раз, когда мы встречаем термин «электромагнитное излучение», потому что первый является просто суб- набор последних.

Теперь нам нужно рассмотреть концепцию черных тел (а позже и излучение черного тела). Это теоретическая концепция, о которой полезно знать, потому что она влияет на то, как энергия поглощается и излучается реальными материалами, включая стекло.

Все материалы, с которыми мы обычно сталкиваемся, в той или иной степени поглощают электромагнитное излучение. Теоретически идеальный объект, который поглощает все падающее на него излучение на всех длинах волн, называется черным телом, и любой матово-черный объект, с которым мы сталкиваемся в реальной жизни, является хорошим приближением.

Теперь, когда у нас есть некоторое представление об идеальном теоретическом черном теле из физики, мы можем теперь рассмотреть реальный мир. К сожалению, большинство объектов не являются идеальными примерами черного тела. Красные предметы отражают красный свет, а не поглощают его. Блестящие предметы отражают свет, потому что они блестящие. Они не ведут себя как теоретическое черное тело, но они являются ключом к пониманию того, почему некоторые цвета и поверхности стекла ведут себя по-разному.

Отвечая на одно из моих вступительных замечаний, способность видимого света проходить через прозрачное стекло, в отличие от черного стекла, требует рассмотрения в контексте того, что мы знаем о черных телах.

Энергия видимого света, которая не отражается верхней поверхностью любого куска стекла, проходит внутрь этого стекла, поэтому может поглощаться. То же самое относится к энергии инфракрасного света и, следовательно, к скорости нагревания куска стекла. Но, как мы знаем из наблюдений за видимым светом, проходящим через оконное стекло, большая часть световой энергии, скорее всего, проходит прямо через прозрачное стекло, поэтому в нашей печи она достигает полки печи. Но мы также можем предположить, что свет не проходит прямо на полку печи для черного стекла.

В наших печах черное стекло должно поглощать большую часть энергии инфракрасного излучения, потому что оно не пропускает его к полке печи, и лишь небольшая часть падающей энергии теряется на отражение от верхней блестящей поверхности. Напротив, прозрачное стекло не может поглощать большую часть энергии инфракрасного излучения, потому что оно отражает небольшую часть падающей энергии от верхней блестящей поверхности, а затем пропускает большую часть оставшейся энергии на полку печи.

Черное стекло кажется разумным приближением к теоретическому черному телу, но прозрачное стекло не ведет себя как черное тело. Это приводит нас к пониманию того, что непрозрачные темные цвета будут нагреваться быстрее, как черное тело, чем более светлые и прозрачные цвета, которые менее похожи на черное тело.

Теперь, когда мы поняли, почему черное и прозрачное стекло ведут себя по-разному, пришло время рассмотреть, как могут вести себя разные цвета стекла.

Рассмотрим красное яблоко. Оно выглядит красным, потому что отражает много энергии красного света и поэтому должно поглощать световую энергию других цветов, поэтому это не идеально черное тело. Точно так же синий шар должен отражать много синего света, но поглощать все остальные цвета. Но мы находимся в реальном мире с реальными материалами, которые не очень точно поглощают или отражают цвета. На самом деле красное яблоко отражает в основном красный свет, но также немного оранжевого и немного желтого света. А синий шар преимущественно отражает синий свет, но также будет отражать немного зеленого и фиолетового. С этими реальными фактами о наших несовершенных черных телах, которые нагреваются инфракрасной энергией, мы начинаем понимать, что цвета стекла, которые имеют тенденцию отражать свет в красной части спектра, вероятно, нагреваются медленнее, чем цвета, которые имеют тенденцию отражать свет в синей части спектра просто потому, что источником энергии для нагревания стекла является красная часть спектра.

Интенсивность цвета также влияет на скорость нагрева стекла. Бледно-розовое опалесцирующее стекло должно в значительной степени отражать все цвета световой энергии, но с немного большим количеством красного света. Темно-красное опалесцирующее стекло, напротив, отражает много красного света, но мало других цветов. Поскольку источником нагрева является инфракрасный свет, мы ожидаем, что опаловое стекло с глубоким рефлектометром будет нагреваться быстрее. Хотя ни один из этих цветов стекла не похож на черное тело, розовый в меньшей степени, потому что отражает большую часть спектра падающего света.

Наше последнее соображение, связанное с нагреванием стекла, касается самой верхней поверхности стекла. Чтобы быть совершенно черным телом, требуется поверхность, которая не отражает ни одной из падающих световых энергий. Это означает, что идеально черное тело должно иметь матовую поверхность, что, в свою очередь, означает, что блестящая поверхность не идеальна. Таким образом, мы можем предсказать, что иридированное стекло и дихроичное стекло будут нагреваться медленнее, чем стекло без блестящего металлического покрытия, потому что они отражают больше падающего света. Но, как стеклоплавильщики, вы знаете, что царапание поверхности стекла спровоцирует расстеклование, поэтому придерживайтесь меньшего зла — стекла, которое нагревается немного медленнее!

Чтобы закончить свой рассказ, я должен остановиться на процессе охлаждения, связанном с черными телами и реальным стеклом. Есть несколько интересных наблюдений, которые относятся к сплавлению стекла так же, как и к астрофизике.

Все материалы, с которыми мы обычно сталкиваемся, включая стекло, постоянно излучают электромагнитное излучение. Черное тело будет излучать электромагнитное излучение с характерным распределением частот (или длин волн), которое зависит от температуры и называется излучением черного тела. При нормальных температурах характерное распределение длин волн оказывается ничем иным, как энергией инфракрасного света, поэтому мы его не видим (но можем ощущать как тепло).

Излучение черного тела становится полезным для термоэлементов стекла, когда температура превышает примерно 500°C. При такой температуре любое вещество, включая стекло, будет излучать энергию в видимом спектре в виде тускло-красного свечения. По мере повышения температуры излучаемый свет будет иметь все большее количество энергии, что, в свою очередь, приведет к тому, что его длина волны уменьшится, а это означает, что цвет будет двигаться вверх по спектру от красного к фиолетовому в соответствии с тем, что мы должны ожидать от теории излучения черного тела. Это очень важно, потому что это означает, что вы можете определить температуру горячего объекта по цвету излучаемого света.

Вы, наверное, замечали, что стекло в печи кажется красным, когда оно горячее, и может быть оранжевого цвета, когда оно еще горячее, и почему вы не можете видеть эти цвета при нормальных температурах (потому что оно излучается в инфракрасном диапазоне). красная часть спектра). Опять же, мы предполагаем, что наше стекло ведет себя как теоретическое черное тело, но полезно знать, что вы можете определить температуру горячего стекла по цвету излучаемого им света.

Другим следствием теории излучения черного тела является то, что стекло при температуре около 500°C будет иметь тусклый красный цвет, исчезающий в инфракрасном диапазоне при понижении температуры. Случайно это оказывается примерно в том же диапазоне температур, в котором вы должны отжигать. Если вы откроете печь и увидите, что тусклый красный цвет исчезает, значит, вы подверглись резкому охлаждению там, где должны были тщательно отжигать!

Излучение черного тела также объясняет, почему ультрафиолетовый свет представляет опасность при открытии горячей печи. Внутренняя часть горячей печи излучает ультрафиолетовый свет как прямое следствие ее температуры, более высокие температуры вызывают усиление ультрафиолетового излучения. Теперь вы знаете, зачем нужны эти специальные солнцезащитные очки — все дело в излучении черного тела.

Последний тизер для вас, чтобы вы подумали о том, как принципы излучения черного тела могут повлиять на охлаждение стекла. Будет ли черное стекло остывать быстрее, чем прозрачное? Замедлит ли радужное покрытие охлаждение? Как эти проблемы могут повлиять на отжиг и окончательное охлаждение вашего следующего шедевра?

Посещение http://en.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *