為什麼玻璃碎得那麼厲害？

我們都知道，從更高的地方掉下來，玻璃物品摔得更碎。而除了下落過程中產生的動能影響之外，玻璃摔碎還與玻璃的熱應力有關。

玻璃是由沙子、純鹼、石灰石加熱至1700℃後製作出來的。在製作的過程中，它們必須經過特別的處理——退火，以幫助釋放被困在裡面的壓力。如果玻璃冷卻得太快，它們在出廠之前就會開裂。而讓溫度慢慢下降，就可以釋放殘餘的壓力。

一個退火不當的典型案例就是「魯伯特王子的液滴」（參看《大科技·科學之謎》2015年第3期《怪異的玻璃液滴》），這是17世紀英國的查爾斯二世為了娛樂德國貴族的名字而命名的、形如蝌蚪的玻璃製品。它們的製作過程是，將熔融的玻璃液滴入冰冷的水中，使玻璃液滴的外表面迅速冷卻，但內部仍處於液態。慢慢地液滴內部也會冷卻，但是由於外表面已經定型，而內部冷卻和收縮，液滴的內部就會空出一部分來，那些空著的部分會形成內部真空，這使液滴的外表面產生巨大的熱應力。當液滴尾部開裂時，被壓抑的能量得到釋放，使液滴出現爆裂的壯觀景象。

本文源自2016年6期科學之謎「問專家」專題

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