為何以前的玻璃杯倒入開水容易炸,而現在的玻璃杯不會?

2021-01-13 騰訊網

以前的玻璃杯裝開水會炸，主要是由於玻璃的熱脹冷縮導致的，現在的玻璃杯材料基本都是高硼矽玻璃，具有很小的線性膨脹係數，耐高溫性能較好，很少出現以前那樣倒入開水就炸裂的情況。

玻璃的主要成分是二氧化矽，但是不同的生產工藝，以及摻雜不同物質後的玻璃，擁有千差萬別的物理性質；以前的玻璃，由於產生工藝落後，其中含有大量的重金屬成分，比如鉛、鋅等等，這樣的玻璃非常脆，且線性膨脹係數高，一旦遇到較大的溫差變化就會發生炸裂。

小時候大家可能經歷過，尤其在冬天，把開水倒入玻璃杯中，玻璃杯會炸裂，或者玻璃杯從開水液面處水平破裂，而且越厚的玻璃杯越容易出現這種情況，反而薄的玻璃杯不容易炸裂，你能想到原因嗎？

現在我們使用的玻璃杯，基本都是高硼矽玻璃，把氧化硼（B2O3）、氧化鈉（Na2O）取代了原有的重金屬鉛、鋅等等，其中硼的含量為12~14%，這樣的高硼矽玻璃線性膨脹係數小，密度也比生玻璃小，但是強度高，耐熱性高。

線性膨脹係數指的是：溫度每升高1度（℃），固體物質的長度和它在原來溫度下的長度之比。

幾種玻璃的線性膨脹係數(20-300 ℃)如下，單位1/℃：

普 通 玻 璃：9.2×10^-6

低硼矽玻璃：7.0×10^-6

中硼矽玻璃：5.0×10^-6

高硼矽玻璃：3.3×10^-6

石 英 玻 璃：5.5×10^-7

微 晶 玻 璃：

可以看到，高硼矽玻璃的膨脹係數只有普通玻璃的三分之一，而玻璃本身比較脆，在遇到表面溫度驟變時，由於熱脹冷縮普通玻璃容易碎裂，而高硼矽玻璃因為具有很小的膨脹係數更不易碎裂。

石英玻璃是只含二氧化矽的非晶體材料，具有更小的線性膨脹係數，以及很高的耐熱性和抗震性能，常用在實驗室和一些高溫儀器當中，在石英玻璃當中加入鈦元素後，還能得到零膨脹係數的玻璃，用於一些尖端科技當中。

微晶玻璃是在一定溫度下，讓玻璃析出大量的微小晶體，從而得到微晶相和玻璃相的複合體，微晶玻璃擁有很小的線性膨脹係數，也可以得到零膨脹係數的微晶玻璃，而且具有很高的強度，耐腐蝕、熱穩定性好，常用於望遠鏡、電子絕緣材料，集成電路底板，電磁爐面板當中。

在前不久，我在網上買了一個盛油瓶，有一次把熱油裝入盛油瓶時，瓶子突然破裂，後來我查詢盛油瓶的材質為ABS樹脂，該材料的線性膨脹係數為70×10^-6 ，比普通玻璃大了很多，即便ABS樹脂的塑性更好，也經受不起熱油高溫引起的熱脹冷縮。

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