果壳 今天 以下文章来源于把科学带回家,作者万物 把科学带回家 面向未来的科学教育 来源丨把科学带回家(ID:steamforkids) 作者丨七君 大家试过剪玻璃吗? 这不是天方夜谭。其实玻璃可以用剪刀剪哦,但需要在水下操作。 先看下演示(小朋友不要在没有成人指导的情况下尝试)—— 这段简单的视频被近百万网友围观,许多人不太明白为什么水下就可以轻松剪玻璃了。 实际上,利用水切割玻璃的技术有数百年的历史。莫纳什大学的工程师 Ralph Klimek 介绍,以前的玻璃工就常用这招像剪窗花一样剪玻璃。没有水的时候,他们会用口水润湿的手指摩擦玻璃,然后再剪。 中世纪的时候,工匠们在切割玻璃时会把玻璃表面润湿,也是运用了相同的原理。现在的玻璃厂在切割时也会用到水。 所以水下剪玻璃到底是什么原理呢? 我们在电影里常看到,盗贼用钻石戒指或是碳化钨玻璃刀切割放置贵重藏品的玻璃罩,这是因为钻石和碳化钨比玻璃硬得多(碳化钨的莫氏硬度是9.5左右,钻石是10,普通玻璃是6左右),因此可以在施加很少的力的情况下把玻璃剌开。 如果没有钻石那样硬的东西,要让玻璃碎裂,就要施加很大的力,比如用拳头砸。巨大的应力会让玻璃的裂痕不受控制,因而无法实现精准切割。所以精准切割的关键就是用小力+硬物。 从下面的图中你可以看到,经过氢氧根的插足,玻璃分子原本的结构被破坏了,硅原子和氧原子的紧密关系完全裂开。 也就是说,你只要剪到图左的程度,水就会帮你再砍一刀,帮你把两个二氧化硅分子免费拆开。这么一来,切割玻璃所需的能量就减少了。美国能源部的材料化学家 Terry A. Michalske 介绍,实际上,氢氧根的水解作用让玻璃破裂所需的能量减少20倍。 参考文献 |
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