Тела и вещества → Течет ли стекло?

4 Окт
2012

Недавно я доставала из шкафа несколько хрустальных бокалов. У двух из них верхняя часть, шириной около сантиметра, осталась стоять на полке. Этим бокалам было более тридцати лет, и они всегда стояли в шкафу вверх дном. Края бокала были не слишком тонкими, и на них была видна точка начала скола. Почему так случилось? (см. ответ №4)
1. Стакан выглядит и ведет себя как твердое вещество, но в действительности стекло — это гель, очень медленно текущий гель. Структура свинцового стекла или хрусталя такова, что они с большей готовностью переходят в текучее состояние, нежели другие виды стекол.

Вы, наверное, отмечали это на примере окон в старых зданиях, где стекло видимо толще в нижней части окна, чем в верхней. Свинцовое стекло, из которого делаются стаканы, также со временем становится более хрупким.

Основание и ножка бокала довольно толстые и тяжелые, что придает ему устойчивость. Поэтому бывает тяжело остановить его падение. Стенки же бокала тонки и элегантны.
Поскольку бокалы стояли ножкой кверху, стекло медленно стекало сверху вниз, к краям, делая их толще. Остальные части бокала, соответственно, становились тоньше, а весь бокал — более хрупким. Поскольку бокалы были перевернуты, сила, действующая на края, была компрессионной. Весь вес тяжелого основания давил на края, находящиеся внизу. Когда автор вопроса подвинула бокалы, эта сила сменилась силой натяжения. После длительного хранения стенки стали слишком тонкими и слишком хрупкими, чтобы поддерживать вес бокала, и бокал разбился.
Стенки бокала, скорее всего, не были одинаковой толщины. К тому же бокал, возможно, был не идеально чистым. Одно из загрязненных мест и стало слабым звеном — точкой, которая стала местом начала раскола.
Я уверена, что, если бы бокалы не разбились, когда вы доставали их, они разбились бы, когда бы вы их чем-нибудь наполнили. Так что вы еще легко отделались.

2. Тело бокала выдувается в виде сферы или пузыря, а основание и ножка приделываются, когда стекло еще горячее и податливое. После охлаждения по краю бокала процарапывается линия, и полоска стекла отламывается. Остается только острый отрезанный край.
Этот край затем снова нагревается в печи для того, чтобы оформить кромку. Только потом бокалу, пережившему столько стрессов в ходе нагревания и охлаждения, позволяется расслабиться. Затем весь бокал еще раз охлаждают.
В этом случае процесс обжига был, возможно, проведен некорректно. Если стекло имеет царапину, оно вполне может треснуть и разбиться как раз по ней. Такие вещи случаются сплошь и рядом. В конце 1940-х годов на рынок попала целая партия бокалов для пунша, которые так и норовили ни с того ни с сего разбиться прямо у вас в руках.

3. Ваш случай напоминает мне любопытную историю, случившуюся в пабе, где я когда-то работал. Во время розлива пива стакан вдруг распадался на две части, верхнюю и нижнюю, четко посередине. Оставался совершенно идеальный скол и чистый край. Пиво, конечно, оказывалось на полу.
Подобное повторилось не раз и не два, поэтому мы как следует осмотрели стаканы на полке. На многих были следы, будто бы сделанные стеклорезом. Мы было подумали, что кто-то из клиентов задумал сыграть с нами глупую шутку. Но в конце концов хозяина осенило, и он спросил, есть ли среди барменов левши.
Одна девушка призналась, что она левша. Помимо этого, на пальце она носила обручальное кольцо с крупным бриллиантом. Когда она вытирала стаканы, то держала полотенце в левой руке, засовывала ее в стакан и поворачивала руку, вытирая стенки изнутри. Бриллиант касался стекла, царапая его посередине. Именно эту царапину мы и видели. Как раз из-за нее стаканы и разваливались пополам, оставляя нас в недоумении, а посетителей — без пива.
Возможно, нечто подобное случилось и с бокалами автора вопроса.

4. Предположение, что стекло обладает способностью течь, в корне неверно и является мифом (однако, см. п. 5). Относительно вопроса о бокалах могу сказать следующее. Бокалы прилипли к полке, на которой стояли. Поэтому, когда женщина попыталась сдвинуть их с места, она приложила лишнее усилие, и они раскололись. Остается разобраться с двумя вопросами: почему стаканы прилипли и почему они разбились именно таким образом?
Изучение следов, оставшихся на полке после того, как оттуда забрали стаканы, могло бы дать некоторые направления для размышлений. Хотя стекло и не течет, оно очень медленно разъедается водой, и продукты этого взаимодействия, возможно, склеили стакан и полку. Такое соединение может стать серьезной проблемой в жарком и влажном климате, если листы стекла сложены в стопку и конденсация и испарение возникают поочередно. Даже спустя короткое время стеклянные пластины слипаются. Интересно было бы узнать, не были ли стаканы мокрыми, когда их убирали в шкаф. Или, может быть, в том шкафу была повышенная влажность?
Важен также материал, из которого сделана полка. Например, пластик с течением времени меняется в результате внутренних процессов, в частности взаимодействия с солнечным светом и т.д. Вполне возможно, что бокалы «присосались» к поверхности. Различие между уровнями атмосферного давления внутри бокала и снаружи вызвало их прилипание.
Чистота скола предполагает, что трещина по краю бокала появилась в результате того, что силы были приложены довольно низко. В этих условиях поверхность скола, как правило, гладкая и осколки не острые. Скол начинался в одной точке, на задней стенке бокала. Сила, приложенная для того, чтобы сдвинуть бокал, вызвала натяжение при изгибе, которое передалось на противоположную сторону бокала. Исследование с ручной линзой позволит определить начальную точку скола. Но если уж трещина пошла, она будет легко бежать по кругу.
Однако почему возникла трещина? Либо потому, что прилагаемые усилия были слишком велики в данном конкретном месте, либо изъян на поверхности бокала находился в своей критической точке, и необходимости в повышенном усилии не было. Это может быть вызвано тем, что стенка бокала была слишком тонкой или процедура обжига была проведена с нарушением технологии. Однако значительные изъяны, например царапины от бриллианта, как описывает один из ваших корреспондентов, могут повысить уровень нагрузки на верхний край скола в хрупких материалах, таких как стекло (хрупкие материалы — такие материалы, которые не текут, если к ним приложить усилие). Подобный дефект — наиболее вероятное объяснение.
Как и в любой ситуации, всегда есть вероятность того, что при первичном анализе на поверхность выходит только одна сторона истории, в то время как ключом к разгадке могут стать другие факторы, оставшиеся в тени.

5. На заводе Pilkington, Сент-Хеленс, Англия — одном из самых больших в мире по производству листового стекла — считают, что стекло является жидкостью, которая медленно стекает.


 

Комментарии:

наверх