張長(zhǎng)庚

相信不少同學(xué)遇到過這種情況：向玻璃杯中倒入滾燙的液體時(shí)，玻璃杯會(huì)突然炸裂。這種突發(fā)狀況往往讓我們誤以為玻璃杯太薄了，應(yīng)該選擇厚的玻璃杯就不會(huì)發(fā)生這種意外了。但是，選擇厚的玻璃杯真的安全了嗎？

熱學(xué)知識(shí)告訴我們，物體在絕大部分情況下都會(huì)“熱脹冷縮”。（0℃到4℃的水會(huì)發(fā)生“熱縮冷脹”，銻、鉍、液態(tài)鐵等在一定條件下也會(huì)發(fā)生“熱縮冷脹”）當(dāng)我們把熱水倒進(jìn)玻璃杯時(shí)，整個(gè)杯子并不是一下子全部接觸到熱水，玻璃杯的內(nèi)壁先受熱膨脹，但是熱量不能馬上傳遞到玻璃杯外壁，所以外壁沒有同時(shí)發(fā)生膨脹，也就是說內(nèi)外膨脹存在一個(gè)時(shí)間差，這個(gè)時(shí)間差導(dǎo)致了外壁要承受內(nèi)壁膨脹所帶來的巨大壓力（外壁此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)管道，管道內(nèi)的物體在向外膨脹），當(dāng)壓力大到外壁無法承受時(shí)，玻璃杯就出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象了。所以說，玻璃杯遇熱發(fā)生炸裂的真正原因是“熱脹”不均勻。

如果我們仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，炸裂的玻璃杯不僅杯壁厚，常常還有較厚的底部。因此，為了避免玻璃杯炸裂，我們應(yīng)該選擇杯底和杯壁都很薄的杯子。因?yàn)椴ＡП奖?，?nèi)壁和外壁的熱傳遞時(shí)間越短，內(nèi)外壁的壓力差也就越小，幾乎可以同時(shí)膨脹，所以不會(huì)因?yàn)槭軣岵痪鶆蚨l(fā)生炸裂。

另外，在倒熱水之前，在杯子里面放一個(gè)金屬勺，也能在一定程度上避免玻璃杯發(fā)生炸裂。這其實(shí)是利用了金屬導(dǎo)熱性能非常好的特點(diǎn)，良好的導(dǎo)熱性緩解了杯子內(nèi)外壁溫差過大、受熱不均勻的情況。也就是說，滾燙的熱水在把玻璃加熱的同時(shí)，一部分熱量傳遞給金屬勺并散發(fā)出去。

說到受熱導(dǎo)致玻璃杯炸裂的問題時(shí)，我們自然想到，玻璃杯遇冷肯定也會(huì)炸裂。尤其是把剛倒入熱水后的杯子放到冷水中時(shí)，由于內(nèi)壁膨脹、外壁收縮，產(chǎn)生的巨大壓力差會(huì)導(dǎo)致玻璃杯更易炸裂。

現(xiàn)在，同學(xué)們應(yīng)該明白化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的玻璃器皿通常很薄的原因了吧，薄的玻璃試管直接放到酒精燈上面加熱，也不會(huì)輕易炸裂。