摔碎的玻璃杯不能復原是爲什麼 玻璃是怎樣製造出來的
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玻璃的製作工藝是非常複雜的,摔碎的玻璃也無法復原,這個原理是熵和熵增原理,那麼,玻璃是怎樣製造出來的?下面本站小編就帶來介紹。
如果有人這樣問了,你肯定會認爲他是神經病。
但就是這麼一個“神經病”想法,讓人類觸及到了一個宇宙奧祕,那就是熵和熵增原理。
偉大的物理學家玻爾茲曼提出了熵的概念。熵,是衡量萬物混亂程度的物理量,熵越低,越有序,熵越高,越無序,而萬事萬物總是自發地朝着無序的方向發展,也就是熵會越變越大,這就是熵增原理。
熵增原理在我們日常生活中無處不在,只是我們很少注意罷了。
舉個例子,我們把一本書一頁一頁地撕掉,然後交給熵來處理,書頁不會重新變得有序,而會變得雜亂無章。爲什麼?
因爲讓書頁變得有序的方法只有一個,但是讓書頁變得混亂的方法有很多,所以可能性更高,也說明了萬事萬物總是傾向於無序,這也非常符合我們的生活經驗。
再打個比方,如果長時間不打掃房間,會發現房間越來越混亂,也就是熵越來越高。當然我們也可以通過打掃房間讓其變得乾淨整潔,熵變低。但在打掃房間的同時一定會釋放出能量,在其他環境中製造更大的混亂,總體來看還是朝着混亂的方向發展。
生活中,熵增的現象隨處可見,雞蛋打碎了會四處飛散,冰融化後會失去有序整齊的形狀,汽車點燃汽油帶動發動機的過程會製造出無序的噪音和氣體能量等,這些都是熵增的表現,而這種表現也體現出,時間之箭只有一個方向,那就是永遠向前。
普通玻璃是一種非晶無機非金屬材料,其主要成分爲硅酸鈉,分子不像晶體材料一樣有序排列,沒有固定的熔沸點。玻璃經過加工,可分爲鋼化玻璃、磨砂玻璃、中空玻璃、防彈玻璃、玻璃磚等不同類型。
一是配料。按照設計好的料方單,將石英砂、石灰石、長石、純鹼、硼酸等各種原料稱量後在一混料機內混合均勻。
二是熔制。將配好的原料經過高溫加熱,經過複雜的物理、化學反應後,形成均勻無氣泡的玻璃液。玻璃熔窯有兩種。一是間隙式坩堝窯,玻璃料盛在坩堝內,在坩堝外面加熱,現僅用於光學玻璃和顏色玻璃。另一種是連續生產的池窯,長度在幾米到幾百米不等之間,玻璃料在窯池內熔制,明火在玻璃液麪上部加熱,熔制溫度大多在1300-1600℃。大多數用火焰加熱,也有少量用電流加熱的,稱爲電熔窯。
三是成形。玻璃是浴火而生、沐水而成。現代方法可分爲手工成型法和機械成型法兩種。前者生產效率低,玻璃表面質量差,已逐漸被淘汰,又分吹泡法和吹筒法(包括圓球制板法、手工吹筒攤平法)。後者包括機械吹圓筒法、弗克法、平拉法、匹茲堡法和浮法等。其中,浮法生產由玻璃液流到錫液麪、玻璃液展薄、玻璃的拋光、拉薄等工藝組成,成型簡易質量好,產量較高,易於實現自動化,於上世紀80年代被玻璃行業廣泛採用。
四是退火及剛化。爲了消除直接冷卻導致的玻璃冷爆碎裂,在某一溫度範圍內保溫或緩慢降溫一段時間的退火步驟不可或缺。爲了在玻璃表面層產生壓應力而增加強度,可進行鋼化處理。包括:物理鋼化(淬火),用於較厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽車擋風玻璃等;和化學鋼化(離子交換),用於手錶表蒙玻璃、航空玻璃等。
五是高級加工。主要分爲冷加工,熱處理和表面化學處理三大類。冷加工則包括了切割、研磨、噴砂、雕刻、蝕刻、拋光等。隨着技術進步,高級加工處理的玻璃的用途越來越廣,包括夾層安全玻璃、用於隔熱和隔音的雙層或者是三層絕緣的特殊窗體玻璃,用於輻射線防護體、反射鏡、宇航器密閉小艙觀察窗、飛機觀察窗以及防彈等的特種玻璃,等等。
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