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玻璃是個(gè)神奇的東西，用普通沙子加熱后就能制成,，其用途那就更不用說了，在現(xiàn)代社會(huì)中幾乎每天都能看到,，或者使用到玻璃,。 / d/ a! O; [% M, ?
但同時(shí)玻璃也有很多獨(dú)特的特性，最近就看到這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn),，將一塊普通玻璃放入水中,，用剪刀就能輕松從其邊緣一塊塊的將玻璃剪下來(lái)（不會(huì)大面積的破裂）,。
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, c I; s3 Y+ p" A甚至于還能剪出圓形。
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( c' K( m3 P6 m) ^) N6 W而將玻璃拿出水中,，再用剪刀去剪玻璃就會(huì)出現(xiàn)大面積的破碎,，跟用物體砸玻璃效果是一樣的，根本就不能剪出需要的形狀,。 4 W- |3 T" d$ y! i
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( V9 y4 C8 o4 P# {0 ]. }8 y4 {! ]; q那么玻璃為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢,，這是什么原理，下面一起來(lái)了解一下
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為什么能在水中剪開玻璃我們知道要想將玻璃直徑砸開,，可以直接用石頭,，錘子等物體猛砸就能讓其破碎，而要想將玻璃切割成想要的形狀,，就需要使用非常堅(jiān)硬的金剛石對(duì)其進(jìn)行切割,。
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還有一種經(jīng)常使用的辦法,，將一根較細(xì)的棉線在瓶子上繞幾圈,，然后在棉線上澆上煤油后點(diǎn)上火，等將棉線燒完后,，直接將瓶子全部放入水中或者是在瓶子燃燒的部位澆上水,，瓶子就會(huì)瞬間從棉線部位斷裂成兩截。 0 {- H4 W8 L: Y) s6 t7 G8 U* v
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這種切割玻璃的方法是采用了物體的熱脹冷縮,，通過煤油的燃燒讓玻璃膨脹,，再放入水中讓其迅速降溫，就會(huì)整齊地裂開,。
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那么將玻璃放在水中,，怎么會(huì)用剪刀就能隨意剪切呢，其實(shí)這還是與玻璃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)系,。
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玻璃內(nèi)部是由無(wú)數(shù)個(gè)小的二氧化硅多面體結(jié)構(gòu),，通過串聯(lián)后形成網(wǎng)狀的特殊結(jié)構(gòu)；而每一個(gè)多面體則是由外圍的四個(gè)氧原子,，和位于中間的硅原子組成的,，它們之間是由硅氧共價(jià)鍵相連接著的。 5 O+ @+ ?" F1 n) p5 S j7 ]: h) Z
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0 q5 {) G0 j# a; b: |% y當(dāng)將玻璃放入水中時(shí),，部分水分子會(huì)隨之滲透到玻璃內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,，破壞掉原本穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，讓原來(lái)的結(jié)果遭到破壞而變得脆弱,，這樣就更容易被剪開了,。
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就是硅氧共價(jià)鍵變得脆弱了，而且硅原子受到水分子中氫氧根的吸引形成新的共價(jià)鍵,，也會(huì)讓玻璃不會(huì)出現(xiàn)大面積破裂的原因,。 $ Y1 j2 r/ b/ u- _: }# F3 l
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其實(shí),，玻璃的這種特性很早就被人們發(fā)現(xiàn)了，所以在打磨玻璃的過程中都會(huì)不停地噴水,，這會(huì)讓玻璃更容易被打磨,。
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但是，并不是什么玻璃都能夠在水中被輕易剪斷,，并且剪切的效果也并沒有那么好,，所以在水中切割玻璃這種方法并沒有大量使用，但人們利用水探索出了另一種剪玻璃的辦法,，那就是水刀切割玻璃,。 8 c& r4 e/ b! C% B- B
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在水中剪切玻璃，雖然可以體驗(yàn)到玻璃被一點(diǎn)點(diǎn)剪掉的感覺,，但還是比較危險(xiǎn),，如果要想體驗(yàn)還是要戴好手套。
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玻璃的制成
/ Y/ I) P: D5 b n5 X玻璃是通過對(duì)普通的沙子（主要成分是二氧化硅）加熱,，直到融化并變成液體為止,，沙子在1600℃的高溫下熔化。
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在玻璃廠中,，將沙子與廢玻璃,，石灰石（碳酸鈣）和蘇打粉（碳酸鈉）等原料在爐中加熱混合。
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碳酸鈉降低了沙子的熔點(diǎn),，這有助于節(jié)省制造過程中使用的能源和時(shí)間,，但是它的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生一種可溶于水的物質(zhì)，但是可以通過添加石灰石來(lái)消除對(duì)玻璃的影響,。 / F1 Q! z; c' g3 X* X: E) \7 s
最終產(chǎn)品稱為鈉鈣硅玻璃(硅酸鹽),，這是我們?cè)谌粘Ｉ睿约安糠纸ㄖ纤褂玫钠胀úＡА?/font>
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玻璃的特點(diǎn)' o% k7 Y. z$ @2 P- `
在常溫下,，玻璃幾乎是一種完美的透明,，隔熱和絕緣固體，并且非常耐多種腐蝕性介質(zhì),。
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玻璃既有我們能夠看到它所具有的很多特點(diǎn),，如強(qiáng)度，透明度等,，但同時(shí)它具有很多看不見的物理和化學(xué)特性,。
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玻璃內(nèi)部原子的堆積密度并不高，從而在原子之間留下較大的間隙或空隙,，這些間隙空間共同構(gòu)成了所謂的自由體積,，但是，添加堿和石灰會(huì)導(dǎo)致玻璃的密度增加,，因?yàn)檫@些原料中的鈉離子和鈣離子填充了間隙空間,，因此,，玻璃的密度也會(huì)隨之增加。 * C3 `5 o0 r( B: B
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3 Y% z# @2 I& g4 ?玻璃并沒有金屬那樣的抗彎曲特性,，而是更容易碎和破裂,，這種現(xiàn)象也可以通過玻璃固體的原子結(jié)構(gòu)來(lái)解釋；由于熔融玻璃中的原子在冷卻時(shí),，基本上會(huì)以非晶狀順序凍結(jié),，因此它們不會(huì)出現(xiàn)向四周交錯(cuò)生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，而是向著某一個(gè)方向延伸,，也就不會(huì)有很強(qiáng)的屈服和彎曲的特性,。 4 Z$ W$ p8 s! k+ M7 Z! [3 E/ k
玻璃通常在加熱時(shí)也會(huì)膨脹，而在冷卻時(shí)則會(huì)收縮,，玻璃的這種熱膨脹對(duì)其突然受到溫度變化沖擊適應(yīng)性就沒有那么強(qiáng),，當(dāng)受熱的玻璃突然冷卻時(shí)（例如將其浸入冰水中），由于其相對(duì)于內(nèi)層的收縮,，在外層中可能會(huì)產(chǎn)生很大的張力,，這種張力可能會(huì)導(dǎo)致破裂，這種熱沖擊的抵抗力被稱為玻璃的耐熱性,。 & T+ @* ]5 I9 X8 K3 Z
參考資料：維基百科,，SCIENCE TRENDS
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文中圖片截取自Youtube《pixabay》
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發(fā)表于 2022-12-16 14:13:17
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