來(lái)源:學(xué)科網(wǎng) 2010-05-04 17:04:00
一位有經(jīng)驗(yàn)的家庭主婦,當(dāng)她把熱茶倒到客人的茶杯里去的時(shí)候,為了避免杯子破裂,總不會(huì)忘記把茶匙放在杯子里,最好是銀茶匙。是生活上的經(jīng)驗(yàn)教會(huì)她這個(gè)正確的做法的。那么,這個(gè)做法的原理是什么呢?
首先,我們要明白,在倒開(kāi)水的時(shí)候,杯子為什么會(huì)破裂。
這原因是玻璃的各部分沒(méi)有能夠同時(shí)膨脹,倒到杯子里去的開(kāi)水,沒(méi)有能夠同時(shí)把茶杯燙熱。它首先燙熱了杯子的內(nèi)壁,但是這時(shí)候,外壁卻還沒(méi)有來(lái)得及給燙熱。內(nèi)壁燙熱以后,立刻就膨脹起來(lái),但是外壁還暫時(shí)不變,因此受到了從內(nèi)部來(lái)的強(qiáng)烈的擠壓。這樣外壁就給擠破了──玻璃破裂了。
你千萬(wàn)不要以為杯子厚就不會(huì)燙裂。厚的杯子在這方面來(lái)說(shuō),恰好是最不可靠的;厚的杯子要比薄的更容易燙裂。這原因很明顯。薄的杯壁很快就會(huì)燙透,因此這種杯子內(nèi)外層的溫度很快會(huì)相等,也就會(huì)同時(shí)膨脹;但是厚壁的杯子呢,那一厚層的杯壁要燙透是比較慢的。
在選用薄的杯子或者別種薄的玻璃器皿的時(shí)候,有一點(diǎn)不要忘記:不但杯壁要薄,而且杯底也要薄。因?yàn)樵诘归_(kāi)水的時(shí)候,燙得最熱的恰好是杯子的底部;假如底太厚的話,那么,不論杯壁多么薄,杯子還是要破裂的。有厚厚的圓底腳的玻璃杯和瓷器,也是很容易燙裂的。
玻璃器皿越薄,把它加熱就越可以放心。化學(xué)家就是使用非常薄的玻璃器皿的,他們用這種器皿盛了液體,就直接在燈上燒到沸騰,一點(diǎn)也不怕它會(huì)破裂。
當(dāng)然,最理想的器皿應(yīng)該是在加熱時(shí)候完全不膨脹的那一種。石英就是膨脹得非常少的一種材料,它的膨脹程度大約只等于玻璃的1/15到1/20。用透明的石英制成的厚壁器皿,可以隨意加熱也不會(huì)破裂。你可以把燒到紅熱的石英器皿丟到冰水里,也不必?fù)?dān)心它會(huì)破裂。這一半是因?yàn)槭⒌膶?dǎo)熱度也比玻璃大。
玻璃杯不只在受到很快加熱之后才會(huì)破裂,就是在很快冷卻的時(shí)候,也有同樣的情形發(fā)生,原因是杯子各部分冷縮時(shí)候所受的壓力并不平均。杯子的外層受冷收縮,強(qiáng)烈地壓向內(nèi)層,而內(nèi)層卻還沒(méi)有來(lái)得及冷卻和收縮。因此,舉例來(lái)說(shuō),裝有滾燙果醬的玻璃罐,決不可以立刻放到嚴(yán)寒的地方或直接浸到冷水里面去。
好,讓我們?cè)倩氐讲AП锏你y茶匙上來(lái),究竟銀茶匙是怎樣保證杯子不破裂的呢?
玻璃杯的內(nèi)外壁,只有當(dāng)開(kāi)水一下子很快倒進(jìn)去的時(shí)候,受熱程度才會(huì)有很大差別;溫水卻不會(huì)使杯子各部分受熱有很大差別,因此也不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力,杯子也就不會(huì)破裂。假如杯子里放著一柄茶匙,那么會(huì)發(fā)生些什么情形呢?
那時(shí)候,當(dāng)開(kāi)水倒進(jìn)杯底的時(shí)候,在還沒(méi)有來(lái)得及燙熱玻璃杯(熱的不良導(dǎo)體)之前,會(huì)把一部分的熱分給了良導(dǎo)體的金屬茶匙,因此,開(kāi)水的溫度減低了,它從沸騰著的開(kāi)水變成了熱水,對(duì)玻璃杯就沒(méi)有什么妨礙了。至于繼續(xù)倒進(jìn)去的開(kāi)水,對(duì)于杯子已經(jīng)不那么可怕,因?yàn)楸右呀?jīng)來(lái)得及略為燙熱了。
總而言之,杯子里的金屬茶匙,特別是這柄茶匙如果非常大,是會(huì)緩和杯子受熱的不平均,因而防止杯子的破裂的。
但是,為什么說(shuō)茶匙假如是銀制的,就會(huì)更好一些呢?因?yàn)殂y是熱的良導(dǎo)體;銀茶匙要比不銹鋼的茶匙散熱得更快。你一定知道,放在開(kāi)水杯里的銀茶匙是多么燙手!單憑這一點(diǎn),你就已經(jīng)可以毫無(wú)錯(cuò)誤地確定茶匙的原料了,鋼制的茶匙是不會(huì)感到燙手的。
玻璃器壁膨脹不平衡的現(xiàn)象,不但威脅玻璃杯的完整,并且還威脅蒸汽鍋爐的重要部分──用來(lái)測(cè)定鍋里水位的水表計(jì)。水表管只是一段玻璃管,由于內(nèi)壁受到蒸汽和鍋里沸水的作用,要比外壁膨脹得多。此外,蒸汽和水的壓力更加強(qiáng)了管壁上所受的壓力,因此,這個(gè)管子(水表管)很容易破裂。為了防止它破裂,有時(shí)候用兩層不同的玻璃管來(lái)做,里面一層的膨脹系數(shù)比外面一層小。
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