Sticla este unul dintre cele mai vechi și mai versatile materiale cunoscute omului.

Omul cunoaște sticla de foarte mult timp. Decorațiile de faianță găsite de arheologi datând din perioada primei dinastii a faraonilor indică faptul că sticla era cunoscută în Egipt încă de acum 5 mii de ani. Un sigiliu cilindru de sticlă descoperit în timpul săpăturilor din Mesopotamia datează din perioada dinastiei akkadiene, adică are peste 4.000 de ani. Sticlăria găsită în Japonia și India a fost făcută acum aproximativ 2.000 de ani. Dar oamenii de știință nu au o părere comună despre momentul și locul apariției sticlei.

Cum a apărut sticla?

Una dintre legende spune că negustorii fenicieni găteau mâncare pe malul nisipos în timp ce erau cazați. Ei au construit vatra nu din pietre, ci din bucățile lor de sifon african. Paiele au servit drept combustibil. Trezindu-se dimineața, au găsit un lingou de sticlă pe cenușă.

Meșterii ruși cunoșteau secretele producției de sticlă în urmă cu mai bine de o mie de ani. În acele vremuri, alcalii, nisipul și varul erau materiile prime pentru producția de sticlă. Cenușa vegetală sau sifonul a fost folosit ca alcali.

Compoziția chimică a sticlei

Ochelarii sunt naturali și artificiali. Sticla naturală se poate forma, de exemplu, în timpul unei erupții vulcanice sau când fulgerele lovesc depozite de nisip cuarțos. Dar în natură există atât de puține oportunități pentru formarea sticlei naturale, încât omenirea a învățat de mult să obțină sticlă artificială pentru nevoile sale.

Sticlă- un corp amorf obţinut prin suprarăcirea topiturii, care constă din diverşi oxizi.

În funcție de care oxid este componenta principală, se disting sticlele de silicat (SiO2), borat (B203), fosfat (P205) și combinate (borosilicat etc.).

sticla silicata

Cel mai comun este sticla silicata. Este important componentă– dioxid de siliciu (SiO2). 70-75% sticla este formata din ea. Dioxidul de siliciu este obținut din nisip de cuarț. Oxidul de calciu (CaO) este a doua componentă a sticlei, oferindu-i rezistență chimică și strălucire. În antichitate, scoici de mare sau cenușă de copac serveau ca sursă de oxid de calciu, deoarece oamenii nu erau familiarizați cu calcarul. Pe lângă aceste două componente, sticla conține oxid de sodiu (Na2O) și oxid de potasiu (K2O), care sunt necesare pentru topirea sticlei. Sursele de oxizi sunt soda (Na2CO3) și potasa (K2CO3). Dacă sticla constă numai din silice de înaltă puritate, se numește cuarț.

Proprietățile fizice ale sticlei

În funcție de proprietățile fizice ale sticlei, sunt împărțite în obișnuite, rezistente la căldură și colorate.

Ochelari obișnuiți

Sunt cunoscute trei grupe de pahare obișnuite: var-sodiu, var-potasiu și var-sodiu-potasiu.

Var-sodiu, sau sifon, sticla este folosită pentru producția de sticlă pentru ferestre, vase.

Rezistență la temperaturi ridicate var-potasiu, sau potasiu, sticla permite utilizarea sa în producția de echipamente și mâncăruri de înaltă calitate.

Var-sodiu-potasiu sticla are o rezistență chimică ridicată. Cel mai adesea folosit la fabricarea vaselor.

Fragilitatea este principalul dezavantaj al sticlei convenționale. Pentru a extinde domeniul de aplicare al sticlei obișnuite, aceasta este călită și se obține sticlă călită, care se numește stalinită. Sticla obișnuită este, de asemenea, utilizată pentru a crea sticlă triplex - laminată.

Ochelari rezistenti la caldura

Ochelarii termorezistenți se numesc refractari, rezistenți la căldură. Sunt utilizate în produse care sunt operate în condiții speciale. Sticla rezistentă la căldură include sticlă borosilicată, sticlă de laborator și sticlă ceramică.

Rezistența ridicată la coroziune a sticlei borosilicate și rezistența sa la căldură fac posibilă utilizarea acestei sticlă pentru realizarea de instalații speciale în inginerie chimică. Această sticlă face, de asemenea, vase excelente de gătit rezistente la căldură. Aceeași vesela de înaltă calitate poate fi realizată din sticlă de laborator. Și sill-urile sunt folosite cu succes în inginerie mecanică.

Ochelari colorați

După întărire, masa de sticlă are o nuanță verde-albăstruie sau verde-gălbuie. Dar dacă în amestec sunt introduși diverși oxizi de metal, care își schimbă structura în timpul topirii sticlei, atunci după răcire sticla va putea evidenția anumite culori din spectrul de lumină care trece prin ea.

Astfel de ochelari sunt folosiți pentru fabricarea de produse de artă, vitralii, vase.

Sticla combină două elemente: focul și gheața. Focul ajută paharul să ia ființă. Sticla devine ca gheața atunci când se solidifică sub formă de produs.

Este imposibil pentru oamenii moderni să-și imagineze viața fără sticlă. Ne înconjoară peste tot: acasă, în transport, la serviciu și în vacanță. Este imposibil să numim cel puțin o industrie în care sticla nu ar fi folosită.

Toate solidele sunt împărțite în cristaline și amorfe. Amorfele au o structură dezordonată și se pot topi la o temperatură suficient de ridicată. În știință, totul se numește sticlă. corpuri amorfe, care se formează ca urmare a suprarăcirii topiturii.

Sticla în viața de zi cu zi este numită un material transparent fragil. În funcție de una sau alta componentă care face parte din masa de sticlă inițială, în industrie se disting următoarele tipuri de sticlă: silicat, borat, borosilicat, aluminosilicat, boroaluminosilicat, fosfat și altele.

Metoda de bază sticla se obtine prin topirea unui amestec de nisip cuarcios (SiO2), soda (Na2CO3) si var (CaO). Rezultă un complex chimic cu compoziția Na2O*CaO*6SiO2.

Proprietățile fizice, mecanice și chimice ale sticlei:

Densitate ochelarii depinde de componentele care alcătuiesc compoziția lor. Astfel, masa de sticlă care conține cantități mari de oxid de plumb este mai densă decât sticla constând, printre alte materiale, din oxizi de litiu, beriliu sau bor.

Rezistenta la compresiune - capacitatea materialului de a rezista solicitărilor interne atunci când este expus la orice sarcini din exterior. În acest caz, gradul de rezistență al unui anumit tip de sticlă depinde de chimic incluse în componența sa. Ochelarii care conțin oxizi de calciu sau bor sunt mai durabili. Paharele cu plumb și oxizi de aluminiu se caracterizează prin rezistență scăzută. Diverse deteriorări (fisuri, zgârieturi adânci) reduc semnificativ rezistența materialului. Pentru a crește artificial indicele de rezistență, suprafața unor produse din sticlă este acoperită cu o peliculă de organosiliciu.

fragilitate - proprietatea mecanică a corpurilor de a se prăbuși sub acțiunea forțelor externe. Mărimea fragilității sticlei depinde în principal nu de compoziția chimică a componentelor sale constitutive, ci într-o măsură mai mare de omogenitatea masei de sticlă (componentele incluse în compoziția sa trebuie să fie pure, pure) și de grosimea peretelui. produs din sticlă.

Duritate - proprietatea mecanică a unui material de a rezista la pătrunderea altuia, mai dur în el. Este posibil să se determine gradul de duritate al unui anumit material folosind un tabel special de scară care reflectă proprietățile unor minerale, care sunt aranjate în ordine crescătoare, începând cu talcul mai puțin dur, a cărui duritate este luată ca una și terminând cu cel mai dur - diamant cu o duritate de 10 unități acceptate convențional.Gradul de duritate al unui anumit tip de sticlă depinde în principal de compoziția chimică a componentelor sale constitutive. Astfel, utilizarea oxidului de plumb în crearea masei de sticlă reduce semnificativ duritatea sticlei. Și, dimpotrivă, paharele de silicat sunt destul de greu de prelucrat mecanic.

Capacitate termica - proprietatea corpurilor de a primi și stoca o anumită cantitate de căldură în orice proces fără a schimba starea. Capacitatea termică a sticlei depinde direct de compoziția chimică a componentelor care alcătuiesc masa de sticlă inițială. Cu cât conținutul de plumb și oxizi de bariu în masa de sticlă este mai mare, cu atât conductivitatea termică este mai mică. Și oxizii de lumină, cum ar fi, de exemplu, oxidul de litiu, pot crește conductivitatea termică a sticlei. Sticla cu capacitate termică scăzută se răcește mult mai lent.

Conductivitate termică - proprietatea corpurilor de a trece căldura prin ele însele de la o suprafață la alta, cu condiția ca acestea să aibă temperatură diferită. Sticla nu conduce bine căldura. Mai mult, cea mai mare conductivitate termică a fost observată pentru sticla de cuarț. Odată cu scăderea proporției de oxid de siliciu în masa totală a sticlei sau când acesta este înlocuit cu orice altă substanță, nivelul conductibilității termice scade.

Temperatură de început de înmuiere este temperatura la care un corp amorf începe să se înmoaie și să se topească. Cel mai dur - cuarț - sticla începe să se deformeze numai la o temperatură de 1200-1500 ° C. Alte tipuri de sticlă se înmoaie deja la o temperatură de 550-650 0C. Valoarea temperaturii de început de topire a unui anumit grad și tip de sticlă este determinată de compoziția chimică a componentelor. Deci, oxizii refractari de siliciu sau aluminiu cresc nivelul de temperatură al debutului de înmuiere, iar cei cu punct de topire scăzut (oxizi de sodiu și potasiu), dimpotrivă, îl scad.

dilatare termică - fenomenul de extindere a dimensiunii unui corp sub influența temperaturilor ridicate. Materialele de finisare trebuie selectate astfel încât valoarea expansiunii lor termice să corespundă aceluiași indicator al masei de sticlă a produsului principal. Coeficientul de dilatare termică a sticlelor depinde direct de compoziția chimică a masei inițiale. Cu cât sunt mai mulți oxizi alcalini în masa de sticlă, cu atât este mai mare indicele de dilatare termică și, invers, prezența oxizilor de siliciu, aluminiu și bor în sticlă reduce această valoare.

Rezistență la căldură - capacitatea sticlei de a rezista la coroziune și distrugere ca urmare a unei schimbări bruște a temperaturii exterioare. Acest coeficient depinde nu numai de compoziția chimică a masei, ci și de dimensiunea produsului, precum și de cantitatea de transfer de căldură pe suprafața sa.

Rezistență chimică - capacitatea unui organism de a nu ceda efectelor apei, soluțiilor sărate, gazelor și umidității atmosferice. Indicatorii rezistenței chimice depind de calitatea masei de sticlă și de agentul de influență. Astfel, sticla care nu se corodează atunci când este expusă la apă poate fi deformată când este expusă la soluții alcaline și saline.

Proprietati optice:

Refracția luminii - schimbarea direcției fasciculului de lumină atunci când acesta trece prin limita a două medii transparente. Valoarea care indică refracția luminii sticlei este întotdeauna mai mare decât unu.

reflexia luminii - aceasta este revenirea unui fascicul de lumină atunci când cade pe suprafața a două medii având indici de refracție diferiți.

Dispersia luminii - descompunerea unui fascicul de lumină într-un spectru atunci când este refractat. Valoarea dispersiei luminii sticlei depinde direct de compoziția chimică a materialului. Prezența oxizilor grei în masa de sticlă crește indicele de dispersie.

absorbția luminii - capacitatea unui mediu de a reduce intensitatea trecerii unui fascicul de lumină. Rata de absorbție a luminii a ochelarilor este scăzută. Crește numai în fabricarea sticlei folosind diverși coloranți, precum și metode speciale de prelucrare a produselor finite.

difuzia luminii este devierea razelor de lumină în direcții diferite. Indicele de împrăștiere a luminii depinde de calitatea suprafeței sticlei. Deci, trecând printr-o suprafață aspră, fasciculul este parțial împrăștiat și, prin urmare, o astfel de sticlă pare translucidă.

Comisia de terminologie a Academiei de Științe a URSS a dat următoarea definiție sticlei:

„Sticlă se referă la toate corpurile amorfe obținute prin suprarăcirea topiturii, indiferent de compoziția chimică și intervalul de temperatură de solidificare, și care posedă, ca urmare a creșterii treptate a vâscozității, proprietățile mecanice ale solidelor și procesul de trecere de la un starea lichidă la starea sticloasă trebuie să fie reversibilă”.

Sticla este considerată un termen tehnic spre deosebire de termenul științific „stare sticloasă”. Pot exista bule, cristale mici în sticlă. Într-un material sticlos, un număr foarte mare de cristale minuscule poate fi chiar format special, făcând materialul opac sau dându-i o culoare diferită. Un astfel de material se numește sticlă „lăptoasă”, sticlă colorată etc.

Conceptele moderne fac diferența între termenii „sticlă” și „stare sticloasă”. „Stare vitroasă”: „O substanță solidă, necristalină, formată prin răcirea unui lichid la o viteză suficientă pentru a preveni cristalizarea în timpul răcirii”. N.V. Solomin, „sticla este un material care constă în principal dintr-o substanță sticloasă”.

Toate substanțele în stare sticloasă au câteva caracteristici fizice și chimice comune. Corpuri sticloase tipice:

1. izotopi, adică proprietățile lor sunt aceleași în toate direcțiile;

2. la încălzire, nu se topesc ca cristalele, ci se înmoaie treptat, trecând de la o stare fragilă la una vâscoasă, foarte vâscoasă și lichidă în picătură;

3. se topesc și se întăresc reversibil, recăpătându-și proprietățile inițiale.

Reversibilitatea preselor și proprietățile indică faptul că topiturile de formare a sticlei și sticla solidificată sunt soluții adevărate. Trecerea unei substanțe de la starea lichidă la starea solidă cu scăderea temperaturii se poate produce în două moduri: substanța se cristalizează sau se solidifică sub formă de sticlă.

Aproape toate substanțele pot urma prima cale. Calea de cristalizare este insa comuna doar pentru acele substante care, fiind in stare lichida, au o vascozitate redusa si a caror vascozitate creste relativ lent, pana in momentul cristalizarii.

Pentru al doilea grup, ele depind într-o măsură decisivă de concentrația de alcalii sau de concentrația oricăror alte componente selectate. Dependența lor de compoziție afectează: vâscozitatea, conductibilitatea electrică, viteza de difuzie a ionilor, pierderile dielectrice, rezistența chimică, transmisia luminii, duritatea, tensiunea superficială.

Proprietăți fizice sticlă

Densitatea sticlei obișnuite de silicat de sodiu-potasiu, inclusiv geamurile pentru ferestre, fluctuează între 2500-2600 kg/m3. Cu o creștere a temperaturii de la 20 la 1300 ° C, densitatea majorității paharelor scade cu 6-12%, adică cu 100 ° C, densitatea scade cu 15 kg / m3. Rezistența la compresiune a sticlei recoapte convenționale este de 500-2000MPa, sticla ferestrei este de 900-1000MPa.

Duritatea sticlei depinde de compoziția chimică. Ochelarii au duritate diferită între 4.000-10.000 MPa. Cel mai dur este sticla de cuarț, cu o creștere a conținutului de oxizi alcalini, duritatea sticlelor scade.

Fragilitate. Sticla, împreună cu diamantul și cuarțul, este un material perfect fragil. Deoarece fragilitatea este cea mai pronunțată la impact, se caracterizează prin rezistența la impact. Rezistența la impact a sticlei depinde de vâscozitatea specifică.

Conductivitate termică. Ochelarii de cuarț au cea mai mare conductivitate termică. Geamul obișnuit are 0,97 W/(m.K). Pe măsură ce temperatura crește, conductivitatea termică crește, conductivitatea termică depinde de compoziția chimică a sticlei.

Transparența ridicată a ochelarilor de oxid i-a făcut indispensabile pentru vitrarea clădirilor, oglinzilor și dispozitivelor optice, inclusiv echipamentele cu laser, televiziune, film și fotografii și așa mai departe. Pentru sticlă de construcție, sticlă de fereastră, sticlă de afișare, trebuie să se țină cont de faptul că coeficientul de transmisie a luminii depinde direct de reflectivitatea suprafeței sticlei și de capacitatea acesteia de absorbție. Teoretic, chiar și sticla perfectă care nu absoarbe lumina nu poate transmite mai mult de 92% din lumină.

Proprietățile optice ale sticlei: indicele de refracție este capacitatea sticlei de a refracta lumina care cade pe ea. Pentru producerea coloranților ceramici, indicele de refracție este foarte important. Depinde de câtă lumină reflectă. produs ceramic si cum va arata.

Proprietăți mecanice: elasticitatea este proprietatea unui corp solid de a-și restabili forma inițială după terminarea sarcinii. Elasticitatea este caracterizată de mărimi precum modulul de elasticitate normală, care determină mărimea tensiunilor care apar sub influența unei sarcini în tensiune (compresie).

Frecare internă: sistemele sticloase au capacitatea de a absorbi vibrațiile mecanice, în special sonice și ultrasonice. Amortizarea oscilațiilor depinde de compoziția neomogenităților din sticlă.

Proprietățile termice ale sistemelor de silicați sunt cele mai importante proprietăți atât în ​​studiul, cât și în fabricarea produselor ceramice și din sticlă.

Capacitate termică specifică: - determinată de cantitatea de căldură Q necesară pentru a încălzi o unitate de masă de sticlă cu 1°C.

Rezistenta chimica – rezistenta la diverse medii agresive – una dintre proprietatile foarte importante ale ochelarilor este importanta pentru medicina. Ochelarii căliți se descompun de 1,5-2 ori mai repede decât ochelarii bine recoapți. În construcția modernă, ochelarii speciali cu proprietăți de protecție solară și termică sunt utilizați pentru ferestre, uși și alte deschideri. Pentru acești ochelari, este importantă natura spectrală a fluxului luminos care a trecut prin clarificare, evaluarea tonului de culoare. Pe baza acestor caracteristici, se selectează un anumit tip de sticlă, precum și determinarea proprietăților termice și de iluminare, influența acestora asupra condițiilor de lucru, proiectarea clădirilor și structurilor.

De mult timp, ferestrele au fost realizate pentru a lumina si a da confort unui spatiu de locuit. Deoarece sticla era o raritate, au fost folosite și alte materiale. Din fericire, în zilele noastre sticla nu este neobișnuită: este folosită peste tot și în scopuri diferite. În plus, puteți cumpăra nu numai sticlă obișnuită, ci și sticlă colorată pentru realizarea vitraliilor.

Toate solidele sunt împărțite în cristaline și amorfe. Acestea din urmă au proprietatea de a se topi la o temperatură suficient de ridicată. Spre deosebire de corpurile cristaline, ele au o structură cu doar zone mici de ioni ordonați, iar aceste zone sunt interconectate astfel încât formează o asimetrie.

În știință (chimie, fizică), se obișnuiește să se numească sticlă toate corpurile amorfe care se formează ca urmare a suprarăcirii topiturii. Aceste corpuri, datorită creșterii treptate a gradului de vâscozitate, sunt înzestrate cu toate caracteristicile corpurilor solide. Ele au, de asemenea, proprietatea unei tranziții inverse de la starea solidă la starea lichidă.

Sticla în viața de zi cu zi este numită un material transparent fragil. În funcție de una sau alta componentă care face parte din masa de sticlă inițială, în industrie se disting următoarele tipuri de sticlă: silicat, borat, borosilicat, aluminosilicat, boroaluminosilicat, fosfat și altele.

Ca orice alt corp fizic, sticla are o serie de proprietăți.

Proprietățile fizice și mecanice ale sticlei

Densitatea sticlei depinde de componentele incluse în compoziția lor. Astfel, masa de sticlă care conține cantități mari de oxid de plumb este mai densă decât sticla constând, printre alte materiale, din oxizi de litiu, beriliu sau bor. De regulă, densitatea medie a sticlei (fereastră, recipient, de înaltă calitate, rezistentă la căldură) variază de la 2,24 × 10 metri cubi - 2,9 × 10 metri cubi kg/m3. Densitatea cristalului este ceva mai mare: de la 3,5 x 10 într-un cub - 3,7 x 10 într-un cub de kg / m3.

Putere. Sub rezistența la compresiune din fizică și chimie, se obișnuiește să se înțeleagă capacitatea unui material de a rezista solicitărilor interne atunci când este expus la orice sarcini din exterior. Rezistența la tracțiune a sticlei este de la 500 la 2000 MPa (cristal - 700-800 MPa). Să comparăm această valoare cu rezistența fontei și a oțelului: 600-1200 și, respectiv, 2000 MPa.

În același timp, gradul de rezistență al unui anumit tip de sticlă depinde de substanța chimică care face parte din acesta.

Ochelarii care conțin oxizi de calciu sau bor sunt mai durabili. Paharele cu plumb și oxizi de aluminiu se caracterizează prin rezistență scăzută.

Rezistență la tracțiune rezistența la tracțiune a sticlei este de numai 35-100 MPa. Gradul de rezistență la tracțiune al sticlei depinde în mare măsură de prezența diferitelor defecte formate pe suprafața sa. Diverse deteriorări (fisuri, zgârieturi adânci) reduc semnificativ rezistența materialului. Pentru a crește artificial indicele de rezistență, suprafața unor produse din sticlă este acoperită cu o peliculă de organosiliciu.

fragilitate- proprietatea mecanică a corpurilor de a se prăbuși sub acțiunea forțelor externe. Mărimea fragilității sticlei depinde în principal nu de compoziția chimică a componentelor sale constitutive, ci într-o măsură mai mare de omogenitatea masei de sticlă (componentele incluse în compoziția sa trebuie să fie pure, pure) și de grosimea peretelui. produs din sticlă.

duritate denotă proprietatea mecanică a unui material de a rezista pătrunderii altuia, mai dur în el. Este posibil să se determine gradul de duritate al unui anumit material folosind un tabel special de scară care reflectă proprietățile unor minerale, care sunt aranjate în ordine crescătoare, începând cu talcul mai puțin dur, a cărui duritate este luată ca una și terminând cu cel mai dur - diamant cu o duritate de 10 unități acceptate convențional.

Adesea duritatea sticlei este „măsurată” prin măcinare, folosind așa-numita metodă a durității abrazive. În acest caz, valoarea sa este setată în funcție de rata de decojire a unei suprafețe unitare a produsului din sticlă în anumite condiții de măcinare.

Gradul de duritate unul sau altul tip de sticlă depinde în principal de compoziția chimică a componentelor sale constitutive. Astfel, utilizarea oxidului de plumb în crearea masei de sticlă reduce semnificativ duritatea sticlei. Și, dimpotrivă, paharele de silicat sunt destul de greu de prelucrat mecanic.

Capacitatea de căldură este proprietatea corpurilor de a primi și stoca o anumită cantitate de căldură în orice proces fără a schimba starea.

Capacitatea termică a sticlei depinde direct de compoziția chimică a componentelor care alcătuiesc masa de sticlă inițială. A lui căldura specifică la o temperatură medie este de 0,33-1,05 J/(kgxK). Mai mult, cu cât este mai mare conținutul de plumb și oxizi de bariu în masa de sticlă, cu atât indicele de conductivitate termică este mai mic. Dar oxizii de lumină, cum ar fi, de exemplu, oxidul de litiu, pot crește conductivitatea termică a sticlei.

La fabricarea produselor din sticlă, trebuie amintit că corpurile amorfe cu o capacitate termică scăzută se răcesc mult mai lent decât corpurile cu o capacitate termică mare. În astfel de corpuri, există și o creștere a cantității de căldură cu o creștere a temperaturii exterioare. Mai mult, în stare lichidă, această cifră crește oarecum mai repede. Acest lucru este valabil și pentru ochelari de diferite tipuri.

Conductivitate termică. Acest termen în știință denotă proprietatea corpurilor de a trece căldura prin ele însele de la o suprafață la alta, cu condiția ca acestea din urmă să aibă temperaturi diferite.

Se știe că sticla conduce prost căldura (apropo, această proprietate este utilizată pe scară largă în construcția clădirilor). Nivelul conductibilității sale termice este în medie de 0,95-0,98 W / (m x K). Mai mult, cea mai mare conductivitate termică a fost observată pentru sticla de cuarț. Odată cu scăderea proporției de oxid de siliciu în masa totală a sticlei sau când acesta este înlocuit cu orice altă substanță, nivelul conductibilității termice scade.

Temperatură de început de înmuiere- aceasta este temperatura la care corpul (amorf) incepe sa se inmoaie si sa se topeasca. Cel mai dur - cuarț - sticla începe să se deformeze numai la o temperatură de 1200-1500 ° C. Alte tipuri de sticlă se înmoaie deja la o temperatură de 550-650 0C. Acești indicatori sunt importanți de luat în considerare în diferite lucrări cu sticlă: în procesul de suflare a produselor, la prelucrarea marginilor acestor produse, precum și în timpul lustruirii termice a suprafețelor acestora.

Valoare temperatura de început de topire una sau alta calitate și tip de sticlă este determinată de compoziția chimică a componentelor. Deci, oxizii refractari de siliciu sau aluminiu cresc nivelul de temperatură al debutului de înmuiere, iar cei cu punct de topire scăzut (oxizi de sodiu și potasiu), dimpotrivă, îl scad.

dilatare termică. Acest termen este folosit pentru a desemna fenomenul de extindere a dimensiunii unui corp sub influența temperaturilor ridicate. Această valoare este foarte importantă de luat în considerare la fabricarea produselor din sticlă cu diferite suprapuneri pe suprafață. Materialele de finisare trebuie selectate astfel încât valoarea expansiunii lor termice să corespundă aceluiași indicator al masei de sticlă a produsului principal.

Coeficientul de dilatare termică sticla depinde direct de compozitia chimica a masei initiale. Cu cât sunt mai mulți oxizi alcalini în masa de sticlă, cu atât este mai mare indicele de dilatare termică și, invers, prezența oxizilor de siliciu, aluminiu și bor în sticlă reduce această valoare.

rezistență la căldură este determinată capacitatea sticlei de a rezista la coroziune și distrugere ca urmare a unei schimbări bruște a temperaturii exterioare. Acest coeficient depinde nu numai de compoziția chimică a masei, ci și de dimensiunea produsului, precum și de cantitatea de transfer de căldură pe suprafața sa.

Proprietățile optice ale sticlei

Refracția luminii- așa că în știință ei numesc schimbarea direcției unui fascicul de lumină atunci când acesta trece prin granița a două medii transparente. Valoarea care indică refracția luminii sticlei este întotdeauna mai mare decât unu.

reflexia luminii- aceasta este revenirea unui fascicul de lumină atunci când cade pe suprafața a două medii având indici de refracție diferiți.

Dispersia luminii- descompunerea unui fascicul de lumină într-un spectru atunci când este refractat. Valoarea dispersiei luminii sticlei depinde direct de compoziția chimică a materialului. Prezența oxizilor grei în masa de sticlă crește indicele de dispersie. Această proprietate explică fenomenul așa-numitului joc de lumină în produsele cristaline.

Prin absorbția luminii determina capacitatea unui mediu de a reduce intensitatea trecerii unui fascicul de lumină. Rata de absorbție a luminii a ochelarilor este scăzută. Crește numai în fabricarea sticlei folosind diverși coloranți, precum și metode speciale de prelucrare a produselor finite.

difuzia luminii este devierea razelor de lumină în direcții diferite. Indicele de împrăștiere a luminii depinde de calitatea suprafeței sticlei. Deci, trecând printr-o suprafață aspră, fasciculul este parțial împrăștiat și, prin urmare, o astfel de sticlă pare translucidă. Această proprietate, de regulă, este utilizată la fabricarea abajururilor de sticlă pentru lămpi și plafoane pentru lămpi.

Proprietățile chimice ale sticlei

Printre proprietăți chimice Este necesar să se evidențieze rezistența chimică a sticlei și a produselor realizate din aceasta.

Rezistența chimică în știință se numește capacitatea unui organism de a nu ceda efectelor apei, soluțiilor de sare, gazelor și umidității atmosferice. Indicatorii rezistenței chimice depind de calitatea masei de sticlă și de agentul de influență. Astfel, sticla care nu se corodează atunci când este expusă la apă poate fi deformată când este expusă la soluții alcaline și saline.

Sticlele de silicat se disting printr-o combinație neobișnuită de proprietăți, transparență, etanșeitate absolută la apă și rezistență chimică universală. Toate acestea se explică prin compoziția și structura specifică a sticlei.

Densitate sticlă depinde de compozitia chimica iar pentru sticla conventionala de constructii este de 2400...2600 kg/m 3 . Densitatea sticlei este de 2550 kg / m. Paharele care conțin oxid de plumb („cristal de Boemia”) se disting prin densitate mare - mai mult de 3000 kg / m 3. Porozitatea și absorbția de apă a sticlei sunt aproape egale cu 0%.

Proprietăți mecanice. Sticla din structurile clădirilor este mai des supusă la îndoire, întindere și impact și mai rar la compresiune, prin urmare, principalii indicatori care o determină proprietăți mecanice, ar trebui considerată rezistența la tracțiune și fragilitatea.

teoretic rezistența la tracțiune a sticlei - (10...12) 10 3 MPa. În practică, această valoare este de 200...300 de ori mai mică și variază de la 30 la 60 MPa. Acest lucru se explică prin faptul că există zone slăbite în sticlă (microomogenități, defecte de suprafață, tensiuni interne). Cu cât dimensiunea produselor din sticlă este mai mare, cu atât este mai probabilă prezența unor astfel de zone. Un exemplu de dependență a rezistenței sticlei de dimensiunea produsului de testat este fibra de sticlă. Fibra de sticlă cu un diametru de 1 ... 10 microni are o rezistență la tracțiune de 300 ... 500 MPa, adică de aproape 10 ori mai mare decât cea a foii de sticlă. Reduceți puternic rezistența la tracțiune a zgârieturilor din sticlă; tăierea sticlei cu un diamant se bazează pe aceasta.

Rezistența la compresiune a sticlei mare - 900 ... 1000 MPa, adică aproape ca oțel și fontă. În intervalul de temperatură de la - 50 la + 70 ° C, rezistența sticlei practic nu se schimbă.

Sticla la temperaturi normale se caracterizează prin faptul că nu are deformații plastice. Când este încărcat, respectă legea lui Hooke până la fractura fragilă. Modul elasticsticla E=(7...7,5) 10 4 MPa.

fragilitate - principalul dezavantaj al sticlei. Principalul indicator al fragilității este raportul dintre modulul de elasticitate și rezistența la tracțiune E/R p. Pentru sticlă, este 1300 ... 1500 (pentru oțel 400 ... 460, cauciuc 0,4 ... 0,6). În plus, uniformitatea structurii (omogenitatea) sticlei contribuie la dezvoltarea nestingherită a fisurilor, care este o condiție necesară pentru manifestarea fragilității.

duritatea sticlei, care, din punct de vedere al compoziției chimice, este o substanță apropiată de feldspați, este aceeași cu cea a acestor minerale și, în funcție de compoziția chimică, este în intervalul 5 ... 7 pe scara Mohs.

Proprietati optice ochelarii se caracterizează prin transmisie a luminii (transparență), refracție a luminii, reflexie, împrăștiere etc. Sticlele obișnuite de silicat, cu excepția celor speciale (vezi mai jos), transmit întreaga parte vizibilă a spectrului (până la 88 ... 92%). și practic nu transmit raze ultraviolete și infraroșii. Indicele de refracție al sticlei de construcție (P= 1,50...1,52) determină puterea luminii reflectate și transmisia luminii a sticlei la diferite unghiuri de incidență a luminii. Când unghiul de incidență al luminii este modificat de la 0 la 75°, transmisia luminii sticlei scade de la 90 la 50%.

Conductivitate termică a diferitelor tipuri de sticlă depinde puțin de compoziția lor și este de 0,6 ... 0,8 W / (m K), ceea ce este de aproape 10 ori mai mic decât cel al mineralelor cristaline similare. De exemplu, conductivitatea termică a unui cristal de cuarț este de 7,2 W / (m K).

Coeficientul de dilatare termică liniară (CLTE) de sticlă este relativ mic (pentru sticla obișnuită 9 10 -6 K -1). Dar datorită conductivității termice scăzute și a modulului mare de elasticitate, tensiunile care se dezvoltă în sticlă în timpul încălzirii (sau răcirii) unilaterale ascuțite pot atinge valori care duc la defectarea sticlei. Acest lucru explică relativ mic rezistență la căldură(capacitatea de a rezista la schimbări bruște de temperatură) a sticlei obișnuite. Este de 70 ... 90 ° C.

Capacitate de izolare fonică sticla este destul de inalta. Sticla cu o grosime de 1 cm în ceea ce privește izolarea fonică corespunde aproximativ unui perete de cărămidă în jumătate de cărămidă - 12 cm.

Rezistență chimică sticla de silicat este una dintre cele mai unice proprietăți ale sale. Sticla rezistă bine la acțiunea apei, alcalinelor și acizilor (cu excepția fluorhidricului și a fosforicului). Acest lucru se explică prin faptul că, sub acțiunea apei și a soluțiilor apoase, ionii de Na + și Ca++ sunt spălați din stratul exterior de sticlă și se formează o peliculă rezistentă chimic îmbogățită cu SiO2. Această folie protejează sticla de deteriorarea ulterioară.