Was ist Glas, Wie wird Glas Erklären Sie, dass Stuff
N ow Sie es sehen, jetzt nicht. Glas ist ein bisschen ein Rätsel. Es ist schwer genug, um zu schützen uns, aber es zerschlägt mit einer unglaublichen Leichtigkeit. Es ist aus undurchsichtigem Sand, aber es ist völlig transparent. Und, vielleicht am überraschendsten aller verhält es sich wie ein festes Material. aber es ist auch eine Art seltsamer Flüssigkeit in der Verkleidung! Sie können Glas finden, wohin man schaut: die meisten Zimmer in Ihrem Haus wird ein Glasfenster haben, und wenn nicht, vielleicht ein Glas Spiegel. oder eine Glas Glühbirne. Glas ist eines der weltweit ältesten und vielseitigsten Menschen geschaffen Materialien. Lassen Sie uns etwas mehr darüber erfahren.
Foto: Glass Rätsel: Wie sieht etwas lichtdurchlässig farbig erscheinen? Die Farben in diesem Glas sind nicht wirklich da! Glaslinsen refract (bend) Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen um unterschiedliche Beträge, wodurch Spektralfarben erscheinen. Dies ist eine Nahaufnahme einer Fresnel-Linse aus einem Leuchtturm.
Was ist Glas?
Es glauben oder nicht, wird Glas aus flüssigem Sand. Sie können durch gewöhnlichen Glas machen Sand Erhitzen (die hauptsächlich aus Siliziumdioxid hergestellt wird), bis es schmilzt und verwandelt sich in eine Flüssigkeit. Sie werden nicht, dass passieren auf Ihrem lokalen Strand finden: Sand schmilzt bei der unglaublich hohen Temperatur von 1700 ° C (3090 ° F).
Wenn geschmolzener Sand abkühlt, dreht es nicht zurück in die düstere gelben Sachen, die Sie mit begannen: eine vollständige Transformation erfährt und erhält eine ganz andere innere Struktur. Aber es ist egal, wie viel Sie den Sand zu kühlen, setzt sie nie ganz in einen Feststoff. Stattdessen wird es eine Art gefrorener Flüssigkeit oder welche Materialien Wissenschaftler beziehen sich auf als amorphen Feststoff. Es ist wie eine Kreuzung zwischen einem Feststoff und einer Flüssigkeit mit einigen der kristallinen Ordnung eines festen und einige der molekularen Zufälligkeit einer Flüssigkeit.
Glas ist ein so beliebtes Material in unseren Häusern, weil es alle Arten von wirklich nützlichen Eigenschaften hat. Abgesehen davon, dass transparent, es ist kostengünstig herzustellen, leicht zu formen, wenn es geschmolzen ist, einigermaßen beständig gegen Hitze, wenn es gesetzt ist, chemisch inert (so ein Glas reagiert nicht mit dem, was Sie in sie setzen), und es kann recycelt werden beliebig oft.
Foto: Glas verwendet werden, können auch andere Materialien zu recyceln. Uranglas hat eine ungewöhnliche gelb-grüne Farbe und glüht in ultraviolettem Licht. Diese Glasstück wurden unter Verwendung von Abfall Uran aus der Bereinigung der Fernald Uranaufbereitungsanlage in der Nähe von Cincinnati, Ohio, USA. Vitrifikation (ein Material in Glas Drehen) ist eine Möglichkeit, sicher von nuklearem Abfall zu entsorgen. Bild mit freundlicher Genehmigung von US Department of Energy.
Wie wird aus Glas?
Foto: Anheben einer Glasscheibe in Position. Bild von Kelly Barnes mit freundlicher Genehmigung von der US Navy.
Als US-Wissenschaftler im Jahr 1945 einen Prototyp der Atombombe in der Wüste von New Mexico getestet, wandte sich die Explosion den Sand in der unmittelbaren Umgebung des Aufpralls in Glas. Glücklicherweise gibt es einfacher und weniger extreme Möglichkeiten, Glas aber alle von ihnen müssen immense Mengen an Wärme.
In einer handelsüblichen Glasanlage, ist mit Sand gemischt Altglas (Recycling von Sammlungen), Sodaasche (Natriumcarbonat) und Kalkstein (Kalziumkarbonat) und in einem Ofen erhitzt. Die Soda reduziert den Schmelzpunkt des Sands, die Energie während der Herstellung sparen hilft, aber es hat einen unglücklichen Nachteil: Sie produziert eine Art von Glas, das in Wasser auflösen würde. Der Kalkstein wird hinzugefügt, dass passiert zu stoppen. Das Endprodukt ist Natron-Kalk-Silikatglas genannt. Es ist das gewöhnliche Glas, das wir um uns herum sehen können.
Sobald der Sand geschmolzen wird, wird er entweder in Formen gegossen, Flaschen, Gläser zu machen, und andere Behälter oder „schwimmen“ (auf einem großen Bottich aus geschmolzenem Zinn Metall gegossen) für Fenster perfekt flache Platten aus Glas zu machen. Ungewöhnliche Glasbehälter werden nach wie vor teilweise durch „Einblasen“ sie gemacht. A „Külbel“ (Klumpen) von geschmolzenem Glas ist um ein offenes Rohr gewickelt, das sich langsam dreht. Luft wird durch das Rohr des offenen Endes geblasen, wodurch das Glas wie ein Ballon zu sprengen. Mit geschickten Blas- und Drehen, können alle Arten von erstaunlichen Formen hergestellt werden.
Foto: Borosilikat-Glas, wie dieser PYREX® Krug (hinten), kann extreme Temperaturänderungen standhalten, im Gegensatz zu normalen Glas (vorne), die zertrümmert. Das gewöhnliche Glas auf der Vorderseite ist ein bisschen dünner und deutlich leichter. Sie können auch sehr deutlich sehen, dass das Borosilicatglas eine leicht bläuliche Farbe ist (wie das Oxid, aus dem Bor ist es gemacht hat).
Glas ist ein Feststoff. oder eine Flüssigkeit?
Es ist eine sehr interessante Frage.
Die Antwort ist-und auch nicht! Es gibt sehr unterschiedliche Meinungen, wie man Materialien wie Glas zu bezeichnen, scheint ein bisschen wie Flüssigkeiten in gewisser Weise und ein bisschen wie Feststoffe in anderen.
In Schulen und in Büchern, neigen wir dazu, zu erfahren, dass Feststoffe alle eine feste Struktur von Atomen haben.
amorphe Feststoffe
Glas ist keineswegs die einzige amorphen Feststoff bedeutet. Es ist möglich, eine Art von Wasser genannt amorphes Eis zu machen, die als in-zwischen festem (Wasser) und Flüssigkeit (Eis) beschrieben werden. Sie tun dies, indem Wasser sehr schnell abkühlt. Die Eisbildung so schnell, dass es keine Zeit hat, seine normale, kristalline Struktur aufzubauen. Also, was Sie bekommen sieht aus wie Eis, aber verhält sich in gewisser Weise wie flüssiges Wasser. Andere Substanzen können auch in amorphen Feststoffen hergestellt werden. Solarzellen werden häufig von so genannten amorphem Silizium.
Artwork: Oben: In einem regulären kristallinen Feststoff, die Atome in einer gepflegten und vorhersehbaren Weise angeordnet sind. Unten: In einem amorphen Feststoff, ist die Anordnung viel mehr zufällig.