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防止玻璃杯被热水炸裂

 把茶倒进玻璃杯之前,有经验的主妇会在杯子里放一个茶匙,尤其是银质的茶匙,以防玻璃炸裂。实践表明,这是个有效的解决方案。 但它背后的原理是什么呢?热水为什么会让玻璃杯炸裂?

防止玻璃杯被热水炸裂

因为玻璃发生了不均匀的膨胀。你把热水倒进玻璃杯时,杯子不是一下子整个热起来的。刚开始,内层的玻璃已经热了,但外层还是冷的。被加热的内层会立即膨胀。与此同时,由于外层没有膨胀,它会受到一个来自内部的强压力,一旦外层破裂,整个玻璃杯就炸开了。 别以为厚壁杯就不会炸。恰恰相反,厚壁杯炸得比薄壁的还快。因为薄的杯壁被加热的速度更快,它的温度和膨胀都会更快趋于均匀。反过来说,厚壁杯热起来就很慢。 购买薄壁玻璃器皿,你得牢记一件事——确保杯子的底部也很薄,因为杯底是最主要的受热位置。如果玻璃杯的底很厚,那么不管它的杯壁有多薄都很容易炸裂。底部比较厚的玻璃杯和瓷杯也同样难逃厄运。 玻璃器皿的壁越薄,它在受热时就越安全。

化学家用的玻璃器皿就特别薄,这些器皿可以直接放在酒精灯上烧水。 理想的器皿应该在加热时完全不会膨胀。石英基本能满足这个要求:它的膨胀率是玻璃的1/20至1/15。厚壁的透明石英容器在加热时绝不会炸裂,哪怕你把它烧得发红再立即浸到冰水里(石英容器很适合用来做实验,因为它的熔点高达1700摄氏度)。这有一部分是因为石英导热的速度比玻璃快得多。 玻璃杯不仅在快速受热时会炸裂,快速降温也同样如此。这时候惹祸的是不均匀的收缩。冷却过程中,杯壁外层收缩,向尚未冷却收缩的内层施加一个很大的压力。精明的主妇不应该把热的果酱罐放到冷的地方甚至冷水里。

不过我们回过头来说一下茶匙。它为什么能预防玻璃杯炸裂?只有在很烫的水倒进杯子的瞬间,玻璃杯的内外层才会出现膨胀不均匀的情况。

温水不会让玻璃杯炸裂。放进杯子的茶匙有什么用?在你倒水时,金属茶匙会吸收水的一部分热量,因为它的导热性比玻璃强。热水的温度下降以后基本上就安全了,因为现在它成了温水。与此同时,玻璃杯的温度也升高了,继续倒热水也不会让它炸裂。

简单来说,金属茶匙(尤其是比较沉的茶匙)能抵消玻璃杯不均匀的受热,防止它炸裂。 但银匙的效果为什么更好?因为银是优秀的热导体,它从水里带走热量的速度比铜匙更快。放在热茶里的银匙摸起来是烫手的,铜匙却不会,所以你很容易判断茶匙是什么材料制成的。


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