Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les verres à vin se brisent en cas d'impact ? Ou y a-t-il eu un moment de peur que leverreles murs du bâtiment se briseraient et tomberaient ? La structure du verre est très compliquée. C’est dur et fort, mais en même temps c’est fragile. Pour quelque chose d’aussi commun, la science derrière le verre brisé est également complexe.
Pourquoi le verre se brise-t-il ?
En fait, la raison pour laquelle le verre est si facile à briser est due à sa structure moléculaire.Le verre est composé de silice. La silice forme un réseau moléculaire rigide et aléatoire. Contrairement à la plupart des solides, les atomes de silicium et d’oxygène dans le verre sont connectés selon des angles aléatoires selon un motif irrégulier.
Cette disposition désordonnée confère au verre de la transparence et permet de lui donner facilement différentes formes lorsqu'il est chauffé. Mais cela signifie également qu’il n’y a pas de points faibles. En conséquence, lorsqu’une pression externe est appliquée, le verre se brise de manière irrégulière et incontrôlée. Tout petit défaut ou rayure de surface peut également devenir un concentrateur de contraintes. Une fois déclenchée, une fissure se propage rapidement dans tout le matériau.
Lorsque les fissures commencent à se propager, il est difficile de les arrêter. Même si la liaison entre les atomes de silicium et d’oxygène est forte. Mais il est difficile pour la fissure de changer de direction ou de s'arrêter au bord du défaut. En raison de la géométrie irrégulière des liaisons silico-oxygène, celles-ci continueront simplement à transiter par le réseau aléatoire.Verren'a pas de structure ordonnée, il est donc difficile de prédire quand il se brisera.
La seule façon d’améliorer la résistance du verre aux chocs est d’introduire un arrangement moléculaire plus ordonné. Tout comme la sécurité deverre trempéest élevé, c’est parce que sa disposition moléculaire est ordonnée. En chauffant rapidement puis en refroidissant rapidement, une contrainte de compression peut être créée à l’intérieur du verre. Ces contraintes contribuent à empêcher la propagation de la fissure. Le verre trempé peut donc résister à une charge plus élevée. Mais cela ne veut pas dire qu’il ne peut pas se briser. Il se brise simplement sous une forme plus sûre. Autrement dit, il se brise en petites particules, plutôt qu'en morceaux pointus de verre ordinaire.
Pourquoi la chaleur brise-t-elle le verre ?
Le verre se brisera sauf lorsqu'il sera impacté par des forces extérieures. Il se brise également lorsqu'il est soumis à une contrainte thermique. Dans les environnements à haute température, le déséquilibre de température provoque une dilatation inégale du verre, ce qui exerce une pression sur sa structure. Lorsqu’une zone de verre devient chaude, une expansion se produit. Mais les régions plus froides ne se développent pas au même rythme.
Vous pouvez donc imaginer qu’une partie du verre se dilate rapidement, tandis que l’autre partie se dilate lentement. Dans ce cas, une contrainte sera créée à l’intérieur du verre. Il tire donc sur le verre et provoque sa déformation. Si ces contraintes deviennent trop sévères, leverreva casser. En fait, le verre est brisé uniquement pour réduire sa propre contrainte. Mais à notre avis, le verre est trop fragile.
Les niveaux de stress thermique dépendent également de trois facteurs
Différence de température
Plus la différence de température entre la partie chaude et la partie froide du verre est grande, plus la contrainte est importante.
La vitesse du changement de température
D’une manière générale, lorsque la température augmente ou refroidit rapidement, la vitesse d’expansion ou de contraction du verre est plus rapide. Ce qui augmente le stress.
L'épaisseur et la forme du verre
Un verre plus fin et plus irrégulier est plus susceptible de se briser. Parce qu'il ne supporte pas les variations de température.
Pour minimiser le stress thermique, évitez d’exposer le verre à des changements de température extrêmes ou rapides. Par exemple, ne versez pas d’eau bouillante sur un verre froid et n’exposez pas le verre à des températures glaciales. Ce changement rapide de température rend leverreplus susceptible de se briser. Protéger le verre des contraintes thermiques est la clé pour prévenir les bris de verre. Par conséquent, nous devons prêter attention à la température ambiante du verre dans notre vie.
