摔碎的玻璃杯不能复原是为什么 玻璃是怎样制造出来的
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玻璃的制作工艺是非常复杂的,摔碎的玻璃也无法复原,这个原理是熵和熵增原理,那么,玻璃是怎样制造出来的?下面本站小编就带来介绍。
如果有人这样问了,你肯定会认为他是神经病。
但就是这么一个“神经病”想法,让人类触及到了一个宇宙奥秘,那就是熵和熵增原理。
伟大的物理学家玻尔兹曼提出了熵的概念。熵,是衡量万物混乱程度的物理量,熵越低,越有序,熵越高,越无序,而万事万物总是自发地朝着无序的方向发展,也就是熵会越变越大,这就是熵增原理。
熵增原理在我们日常生活中无处不在,只是我们很少注意罢了。
举个例子,我们把一本书一页一页地撕掉,然后交给熵来处理,书页不会重新变得有序,而会变得杂乱无章。为什么?
因为让书页变得有序的方法只有一个,但是让书页变得混乱的方法有很多,所以可能性更高,也说明了万事万物总是倾向于无序,这也非常符合我们的生活经验。
再打个比方,如果长时间不打扫房间,会发现房间越来越混乱,也就是熵越来越高。当然我们也可以通过打扫房间让其变得干净整洁,熵变低。但在打扫房间的同时一定会释放出能量,在其他环境中制造更大的混乱,总体来看还是朝着混乱的方向发展。
生活中,熵增的现象随处可见,鸡蛋打碎了会四处飞散,冰融化后会失去有序整齐的形状,汽车点燃汽油带动发动机的过程会制造出无序的噪音和气体能量等,这些都是熵增的表现,而这种表现也体现出,时间之箭只有一个方向,那就是永远向前。
普通玻璃是一种非晶无机非金属材料,其主要成分为硅酸钠,分子不像晶体材料一样有序排列,没有固定的熔沸点。玻璃经过加工,可分为钢化玻璃、磨砂玻璃、中空玻璃、防弹玻璃、玻璃砖等不同类型。
一是配料。按照设计好的料方单,将石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等各种原料称量后在一混料机内混合均匀。
二是熔制。将配好的原料经过高温加热,经过复杂的物理、化学反应后,形成均匀无气泡的玻璃液。玻璃熔窑有两种。一是间隙式坩埚窑,玻璃料盛在坩埚内,在坩埚外面加热,现仅用于光学玻璃和颜色玻璃。另一种是连续生产的池窑,长度在几米到几百米不等之间,玻璃料在窑池内熔制,明火在玻璃液面上部加热,熔制温度大多在1300-1600℃。大多数用火焰加热,也有少量用电流加热的,称为电熔窑。
三是成形。玻璃是浴火而生、沐水而成。现代方法可分为手工成型法和机械成型法两种。前者生产效率低,玻璃表面质量差,已逐渐被淘汰,又分吹泡法和吹筒法(包括圆球制板法、手工吹筒摊平法)。后者包括机械吹圆筒法、弗克法、平拉法、匹兹堡法和浮法等。其中,浮法生产由玻璃液流到锡液面、玻璃液展薄、玻璃的抛光、拉薄等工艺组成,成型简易质量好,产量较高,易于实现自动化,于上世纪80年代被玻璃行业广泛采用。
四是退火及刚化。为了消除直接冷却导致的玻璃冷爆碎裂,在某一温度范围内保温或缓慢降温一段时间的退火步骤不可或缺。为了在玻璃表面层产生压应力而增加强度,可进行钢化处理。包括:物理钢化(淬火),用于较厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽车挡风玻璃等;和化学钢化(离子交换),用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等。
五是高级加工。主要分为冷加工,热处理和表面化学处理三大类。冷加工则包括了切割、研磨、喷砂、雕刻、蚀刻、抛光等。随着技术进步,高级加工处理的玻璃的用途越来越广,包括夹层安全玻璃、用于隔热和隔音的双层或者是三层绝缘的特殊窗体玻璃,用于辐射线防护体、反射镜、宇航器密闭小舱观察窗、飞机观察窗以及防弹等的特种玻璃,等等。
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