هل سبق لك أن تساءلت عن سبب تحطم كؤوس النبيذ إلى قطع عند الاصطدام؟ أم كانت هناك لحظة خوف من أن تنكسر جدران المبنى الزجاجية وتسقط؟ هيكل الزجاج معقد للغاية. إنه صعب وقوي، لكنه في نفس الوقت هش. بالنسبة لشيء شائع جدًا، فإن العلم وراء الزجاج المكسور معقد أيضًا.
لماذا ينكسر الزجاج؟
في الواقع، السبب وراء سهولة كسر الزجاج هو تركيبه الجزيئي. الزجاج مصنوع من السيليكا. تشكل السيليكا شبكة جزيئية جامدة وعشوائية. على عكس معظم المواد الصلبة، حيث يتم تكديس الجزيئات بشكل أنيق في شبكة. ترتبط ذرات السيليكون والأكسجين الموجودة في الزجاج بزوايا عشوائية وبنمط غير منتظم.
يمنح هذا الترتيب غير المنتظم الزجاج الشفافية ويسهل تشكيله إلى أشكال مختلفة عند تسخينه. ومع ذلك، هذا يعني أيضًا أنه لا توجد نقاط ضعف. ونتيجة لذلك، عند تطبيق ضغط خارجي، سوف ينكسر الزجاج بطريقة خشنة وغير قابلة للتحكم. يمكن أيضًا أن يصبح أي عيب أو خدش صغير في السطح مصدرًا للضغط. بمجرد حدوث صدع، فإنه ينتشر بسرعة في جميع أنحاء المادة.
عندما تبدأ الشقوق في الانتشار، يصعب إيقافها. على الرغم من أن الرابطة بين ذرات السيليكون والأكسجين قوية. ولكن من الصعب أن يتغير اتجاه الشق أو يتوقف عند حافة العيب. ونظرًا للهندسة غير المنتظمة لروابط السيليكو والأكسجين، فإنها ببساطة ستستمر في المرور عبر الشبكة العشوائية. يفتقر الزجاج إلى بنية منظمة، لذلك من الصعب التنبؤ بوقت كسره. لنفس السبب، يمكن أن ينكسر الزجاج بسهولة تلقائيًا دون سابق إنذار.
الطريقة الوحيدة لتحسين مقاومة الزجاج للصدمات هي إدخال ترتيب جزيئي أكثر ترتيبًا. مثلما أن سلامة الزجاج المقسى عالية، فذلك لأن ترتيبه الجزيئي منظم. ومن خلال التسخين السريع ومن ثم التبريد السريع، يمكن إنشاء ضغط ضاغط داخل الزجاج. تساعد هذه الضغوط على مواجهة انتشار الكراك. لذلك يمكن للزجاج المقسى أن يتحمل حمولة أعلى. لكن هذا لا يعني أنه لا يمكن أن ينكسر. إنه ينكسر فقط في شكل أكثر أمانًا. أي أنه يتكسر إلى جزيئات صغيرة، بدلاً من القطع الحادة للزجاج العادي.
لماذا الحرارة تكسر الزجاج؟
سوف ينكسر الزجاج إلا عندما يتأثر بقوى خارجية. كما أنه ينكسر عند تعرضه للإجهاد الحراري. في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، يؤدي عدم توازن درجة الحرارة إلى تمدد الزجاج بشكل غير متساو، مما يؤدي إلى الضغط على بنيته. عندما تصبح مساحة من الزجاج ساخنة، يحدث التمدد. لكن المناطق الأكثر برودة لا تتوسع بنفس المعدل.
لذا يمكنك أن تتخيل أن أحد أجزاء الزجاج يتوسع بسرعة، بينما الجزء الآخر يتوسع ببطء. في هذه الحالة، سيتم إنشاء الإجهاد داخل الزجاج. لذلك فهو يسحب الزجاج ويتسبب في تشوهه. إذا أصبحت هذه الضغوط شديدة للغاية، فسوف ينكسر الزجاج. في الواقع، يتم كسر الزجاج فقط لتقليل الضغط عليه. لكن في رأينا أن الزجاج هش للغاية.
تعتمد مستويات الإجهاد الحراري أيضًا على ثلاثة عوامل:
1. الفرق في درجة الحرارة بين الجزء الساخن والجزء البارد من الزجاج: كلما زاد الفرق في درجة الحرارة، زاد الضغط.
2. سرعة تغير درجة الحرارة: بشكل عام، عندما ترتفع درجة الحرارة أو تبرد بسرعة، تكون سرعة تمدد الزجاج أو انكماشه أسرع. مما يزيد من التوتر.
3. سمك الزجاج وشكله: الزجاج الرقيق وغير المنتظم أكثر عرضة للكسر. لأنه لا يتحمل تقلبات درجات الحرارة.
لتقليل الإجهاد الحراري، تجنب تعريض الزجاج للتغيرات الشديدة أو السريعة في درجات الحرارة. على سبيل المثال، لا تصب الماء المغلي على الزجاج البارد ولا تعرض الزجاج لدرجات حرارة التجمد. هذا التغير السريع في درجة الحرارة يجعل الزجاج أكثر عرضة للكسر. حماية الزجاج من الإجهاد الحراري هي المفتاح لمنع كسر الزجاج. ولذلك، ينبغي لنا أن ننتبه إلى درجة حرارة الزجاج في حياتنا.
لماذا يصدر الزجاج صوتا عندما ينكسر؟
حتى لو لم تسمع صوت كسر الزجاج في حياتك، يمكنك سماعه على شاشة التلفزيون. يحدث صوت كسر الزجاج بسبب الموجات الصوتية التي تهتز الزجاج بتردد الرنين. عندما تمر الموجات الصوتية عبر الزجاج، فإنها تتسبب في اهتزاز جزيئات الزجاج. كل نوع من الزجاج له نطاق تردد محدد. ولجعل جزيئاتها تهتز بأكبر قدر ممكن، يُسمى هذا بنطاق الرنين. إذا تطابقت الموجات الصوتية مع تردد الرنين، تتراكم الاهتزازات وتتسبب في كسر الزجاج.
تبدأ الشقوق عادة بشظايا صغيرة أو شقوق على حافة الزجاج أو سطحه. ومع استمرار الموجات الصوتية في اهتزاز الزجاج، تتوسع هذه العيوب وتتقاطع وتنتشر في جميع أنحاء المادة. بمجرد اتصال الشقوق وتعريض السلامة الهيكلية للزجاج للخطر. سوف يتحطم الزجاج كله. من المرجح أن تحدث الشقوق الصوتية في الألواح الزجاجية الأكبر حجمًا لأن الألواح الزجاجية الأكبر حجمًا تحتوي على مساحة سطح أكبر لحدوث الشقوق.
لمنع الكسر الصوتي، اختر مادة زجاجية يكون تردد رنينها خارج نطاق الضوضاء المحيطة العادية. تعتبر أشياء مثل الزجاج الرقائقي أو الزجاج المقسى خيارات جيدة. هم أكثر مقاومة للكسر الصوتي. إذا كنت تسمع في كثير من الأحيان أصواتًا معينة تؤدي إلى كسر الزجاج. قد تستمر الضوضاء في إتلاف الزجاج الآخر في المنطقة. الطريقة الوحيدة لمنع الزجاج من الانكسار بشكل غير متوقع هي إزالة مصدر الصوت. مع اتخاذ الاحتياطات المناسبة، يمكن أن يظل الزجاج سليمًا حتى عند تعرضه لضوضاء عالية.
كيف يمكن للزجاج أن ينكسر تلقائيا؟
في بعض الأحيان، بدون تأثير العوامل الخارجية، ينكسر الزجاج تلقائيًا. هناك عدة أسباب لذلك.
الإجهاد الداخلي: في عملية تصنيع الزجاج، يمكن أن يؤدي التبريد غير المتساوي إلى خلق إجهاد داخلي. وفي الوقت نفسه، ستبقى هذه الضغوط في الزجاج. مع مرور الوقت، تتراكم هذه الضغوط. ثم من الممكن أن يضعف الزجاج فجأة. ثم ينكسر الزجاج. يحدث هذا من وقت لآخر. ربما تم تركيب الزجاج لفترة طويلة، وفي صباح أحد الأيام قد ينكسر فجأة. ولذلك، ينبغي علينا الاهتمام بتقليل الضغط الداخلي للزجاج عند صناعة الزجاج. لمنع وقوع مثل هذه الحوادث بشكل متكرر.
تغير درجة الحرارة: تغير درجة الحرارة يسبب الصداع. لأنه ربما يمكننا التحكم في أشياء أخرى، لكن لا يمكننا تغيير درجة الحرارة الخارجية. ربما لا تزال الشمس مشرقة في الصباح، وقد يؤدي وصول الهواء البارد المفاجئ إلى كسر الزجاج. الفرق في درجة الحرارة يكفي للضغط على الزجاج. يوصى بالزجاج ذو معامل التمدد المنخفض. ومن الأفضل أيضًا تقليل استخدام الزجاج في الأماكن التي تشهد تغيرات كبيرة في درجات الحرارة.
تلف أو عيوب الحافة: إذا كانت هناك فجوة أو خدش أو صدع على حافة اللوحة الزجاجية، فقد تصبح نقطة تركيز للضغط. وهذا يجعل من السهل على الزجاج أن ينكسر تحت تغيرات درجة الحرارة أو التأثير. لا تقلل من شأن الخدوش الصغيرة غير المرئية. في بعض الأحيان تكون هذه الشقوق الصغيرة هي السبب وراء كسر الزجاج. قد ينكسر تلقائيًا يومًا ما. كن حذرًا من الخدوش وحاول حماية الزجاج. منع تلف حافة الزجاج. يوصى أيضًا بشراء الزجاج من الموردين ذوي السمعة الطيبة. يمكن أن تقلل من إنتاج عيوب الزجاج.مثلنا!
التفاعلات الكيميائية: في حالات نادرة، يمكن أن تتفاعل الشوائب أو المواد الكيميائية الموجودة في الزجاج مع العوامل البيئية مثل درجة الحرارة أو التعرض للأشعة فوق البنفسجية. على الرغم من أن هذا غير مرجح، إلا أنها يمكن أن تضعف أيضًا خصائص الزجاج. في النهاية، قد يتشقق الزجاج أو ينكسر تلقائيًا. يعد استخدام مورد يلبي معايير الصناعة فيما يتعلق بتركيب الزجاج ونقائه أحد أفضل الطرق لتجنب هذه المشكلة.
طريقة لمنع الزجاج من الكسر
على الرغم من وجود العديد من الأسباب المحتملة لكسر الزجاج، إلا أن هناك بعض الطرق لتقليل كسر الزجاج.
التلدين: بعد تشكيل الزجاج، فإنه يحتاج إلى الخضوع لعملية التلدين والتبريد ببطء إلى درجة حرارة الغرفة. وهذا يخفف الضغط الناتج داخل الزجاج. لذا تأكد من أن الزجاج الذي تشتريه قد تم تلدينه بشكل صحيح.
مقسى: زجاج مقسى بعد التسخين والتبريد السريع، يمكن تحسين القوة بشكل كبير. يشكل الزجاج قشرة عندما يتم ضغطه. عندما تمتد، فإنها تشكل جزءا داخليا. يعمل الاثنان معًا للسيطرة على الشقوق. يوصى بهذا لمناطق مثل الأبواب أو الطاولات.
الساندويتش: تعد إضافة الساندويتش إلى الكوب طريقة جيدة أيضًا. نعلم جميعًا أن سلامة الزجاج الرقائقي أفضل أيضًا. يمكن أن يقلل من تناثر شظايا الزجاج عند كسره. إنه يحمي سلامة الناس بشكل كبير.
التثبيت الصحيح: عند تركيب الزجاج، تأكد من توزيع الوزن بالتساوي بين الإطار والأجهزة. تأكد من تثبيت الزجاج بشكل صحيح لمنع الحركة المفرطة أو الاهتزاز. عندما تواجه ألواح زجاجية ثقيلة، حدد نقاط اتصال متعددة لدعم وزن الزجاج.
خاتمة
بشكل عام، لا يزال سبب كسر الزجاج هو هشاشته وعدم انتظام تركيبه الجزيئي. بمجرد حدوث صدع في الزجاج، سيفقد الهيكل بأكمله استقراره وينهار. بعد قراءة المقال يجب عليك أيضًا فهم أسباب كسر الزجاج وطرق الوقاية منه. ويمكن اختيار المادة الزجاجية المناسبة حسب الاستخدام المقصود منها. إذا كنت لا تزال غير واضح،يمكنك الاتصال بنا!يمكننا تقديم المشورة المهنية.
لمزيد من المعلومات حول المنتجات الزجاجية، الرجاء الضغط على هذاوصلة.
