Pernahkah anda terfikir mengapa gelas wain pecah berkeping-keping apabila kesannya? Atau adakah seketika ketakutan bahawakacadinding bangunan akan pecah dan runtuh? Struktur kaca sangat rumit. Ia keras dan kuat, tetapi pada masa yang sama ia rapuh. Untuk sesuatu yang biasa, sains di sebalik kaca pecah juga kompleks.
Mengapa kaca pecah?
Sebenarnya, sebab kaca sangat mudah pecah adalah kerana struktur molekulnya.Kaca diperbuat daripada silika. Silika membentuk rangkaian molekul rawak yang tegar. Tidak seperti kebanyakan pepejal, atom silikon dan oksigen dalam kaca disambungkan pada sudut rawak dalam corak yang tidak teratur.
Susunan yang tidak teratur ini memberikan ketelusan kaca dan mudah dibentuk ke dalam bentuk yang berbeza apabila dipanaskan. Walau bagaimanapun, ini juga bermakna tiada titik lemah. Akibatnya, apabila tekanan luar dikenakan, kaca akan pecah dengan cara bergerigi dan tidak terkawal. Sebarang kecacatan permukaan kecil atau calar juga boleh menjadi penumpu tekanan. Sebaik sahaja retakan dicetuskan, ia dengan cepat merebak ke seluruh bahan.
Apabila retakan mula merebak, ia sukar untuk dihentikan. Walaupun ikatan antara atom silikon dan oksigen adalah kuat. Tetapi sukar untuk retakan berubah arah atau berhenti di tepi kecacatan. Disebabkan oleh geometri yang tidak teratur bagi ikatan siliko-oksigen, ia hanya akan terus melalui rangkaian rawak.kacatidak mempunyai struktur yang teratur, jadi sukar untuk diramalkan apabila ia pecah.
Satu-satunya cara untuk meningkatkan rintangan hentaman kaca adalah dengan memperkenalkan susunan molekul yang lebih teratur. Sama seperti keselamatankaca terbajaadalah tinggi, ia adalah kerana susunan molekulnya adalah teratur. Dengan memanaskan dengan cepat dan kemudian menyejukkan dengan cepat, tegasan mampatan boleh dibuat di dalam kaca. Tegasan ini membantu mengatasi penyebaran retakan. Jadi kaca terbaja boleh menahan beban yang lebih tinggi. Tetapi itu tidak bermakna ia tidak boleh pecah. Ia hanya pecah dalam bentuk yang lebih selamat. Iaitu, ia pecah menjadi zarah kecil, bukannya kepingan tajam kaca biasa.
Mengapa haba memecahkan kaca?
Kaca akan pecah kecuali apabila terkena daya luar. Ia juga pecah apabila dikenakan tekanan haba. Dalam persekitaran suhu tinggi, ketidakseimbangan suhu menyebabkan kaca mengembang tidak sekata, yang memberi tekanan pada strukturnya. Apabila kawasan kaca menjadi panas, pengembangan berlaku. Tetapi kawasan yang lebih sejuk tidak berkembang pada kadar yang sama.
Jadi anda boleh bayangkan bahawa satu bahagian kaca mengembang dengan cepat, manakala bahagian lain mengembang perlahan. Dalam kes ini, tekanan akan dibuat di dalam kaca. Jadi ia menarik kaca dan menyebabkan ia berubah bentuk. Jika tekanan ini menjadi terlalu teruk,kacaakan pecah. Malah, kaca itu pecah hanya untuk mengurangkan tekanannya sendiri. Tetapi pada pendapat kami, kaca itu terlalu rapuh.
Tahap tekanan terma juga bergantung kepada tiga faktor
Perbezaan suhu
Lebih besar perbezaan suhu antara bahagian panas dan bahagian sejuk kaca, lebih besar tekanan.
Kelajuan perubahan suhu
Secara umumnya, apabila suhu meningkat atau menyejuk dengan cepat, kelajuan pengembangan atau pengecutan kaca lebih cepat. Yang meningkatkan tekanan.
Ketebalan dan bentuk kaca
Kaca yang lebih nipis dan tidak teratur berkemungkinan besar pecah. Kerana ia tidak dapat menahan turun naik suhu.
Untuk meminimumkan tekanan terma, elakkan kaca daripada terdedah kepada perubahan suhu yang melampau atau pantas. Sebagai contoh, jangan tuangkan air mendidih ke atas kaca sejuk dan jangan dedahkan kaca kepada suhu beku. Perubahan suhu yang cepat ini menjadikankacalebih berkemungkinan pecah. Melindungi kaca daripada tekanan haba adalah kunci untuk mencegah pecah kaca. Oleh itu, kita harus memberi perhatian kepada persekitaran suhu kaca dalam kehidupan kita.
