Температура плавления стекла: максимальные и минимальные показатели
Содержание:
Вредно ли?
Существует ложная теория о том, что боросиликатное стекло вредно, особенно если оно используется в кухонной посуде. Хотя в состав такого стекла входит соединение бора, а точнее, оксид, такой материал является полностью безопасным для применения.
Образуя с оксидом силициума и другими компонентами стекла очень прочную, устойчивую и инертную структуру, оно никак не взаимодействует с содержимым (например, пищей в такой посуде) и никак не вредит здоровью человека. На вопрос «Боросиликатное стекло, вредно ли?» существует только однозначный ответ: «Нет!».
Высокая жаро- и термостойкость позволяет производить огромное количество посуды из боросиликатного стекла, которое выглядит стильно, благодаря прозрачности и блеску, и многогранно используется (готовка в духовке, микроволновке, хранение в холодильниках и др.)
Особенностью производства боросиликатного стекла является тот факт, что готовые изделия чаще всего выливаются цельными, так как материал не режется и не обрабатывается, как более мягкое и доступное щелочное стекло. Этим объясняется массивные, грубоватые формы посуды из этого материала. Экспериментальным путем было выявлено, что оптимальное количество В2О3 находится в пределах 5-13%. При изготовлении лабораторных стаканов, например, производится боросиликатное стекло, соответствующее ГОСТ 25336-82.
Практически все разновидности стекла соответствуют ISO 3583. Более сложный процесс технологичный процесс выпуска изделий обуславливает цену, выше, чем на другое силикатное стекло и составляет 1-10 $/кг и выше.
Расцвет стекла, подкрашенного ураном
Максимальное количество изделия из уранового стекла пришлось на период с 1920 по 1940 год, когда в искусстве царило направление арт-деко. За это время было выпущено свыше 260 тонн урановых красителей, половина из которых пошло на производство различных изделий: украшений, посуды, отделочной плитки, пуговиц, предметов быта и декора.
В то время самыми крупнейшими заводами по производству изделий из уранового стекла стали английские фирмы BAGLEY и DAVIDSON. Их продукция отличалась оригинальной отделкой, достигаемой матированием плавиковой кислотой, хрустальной огранкой и травлением. Производство прекратилось с началом Второй мировой войны, поскольку все запасы урана были конфискован для военных нужд.
По окончании военных действий производство возобновилось, но было переведено на обедненный уран, содержащий меньше урана-235 и в 2-3 менее активный, чем соединения природного урана. В настоящее время опаловое стекло не выпускается, являясь коллекционной и антикварной ценностью.
Расчёт температуры плавления металлов
В 1999 году профессором Владимирского государственного университета И. В. Гаврилиным было получено новое выражение для расчёта температуры плавления:
- Tпл=ΔHпл1,5Nk{\displaystyle \mathrm {T} _{\text{пл}}={\frac {\Delta \mathrm {H} _{\text{пл}}}{1,5\mathrm {N} _{0}k}}}
где Tпл{\displaystyle \mathrm {T} _{\text{пл}}} — температура плавления, ΔHпл{\displaystyle \Delta \mathrm {H} _{\text{пл}}} — скрытая теплота плавления, N{\displaystyle \mathrm {N} _{0}} — число Авогадро, k{\displaystyle k} — константа Больцмана.
Впервые получено исключительно компактное выражение для расчёта температуры плавления металлов, связывающее эту температуру с известными физическими константами: скрытой теплотой плавления, числом Авогадро и константой Больцмана.
Формула выведена как одно из следствий новой теории плавления и кристаллизации, опубликованной в 2000 г. Точность расчетов по формуле Гаврилина можно оценить по данным таблицы.
| Металл | Скрытая теплота плавления ΔHпл{\displaystyle \Delta \mathrm {H} _{\text{пл}}}, ккал*моль−1 | Температура плавления Tпл{\displaystyle \mathrm {T} _{\text{пл}}}, K | |
|---|---|---|---|
| расчётная | экспериментальная | ||
| Al{\displaystyle {\ce {Al}}} | 2,58 | 876 | 933 |
| V{\displaystyle {\ce {V}}} | 5,51 | 1857 | 2180 |
| Mn{\displaystyle {\ce {Mn}}} | 3,50 | 1179 | 1517 |
| Fe{\displaystyle {\ce {Fe}}} | 4,40 | 1428 | 1811 |
| Ni{\displaystyle {\ce {Ni}}} | 4,18 | 1406 | 1728 |
| Cu{\displaystyle {\ce {Cu}}} | 3,12 | 1051 | 1357 |
| Zn{\displaystyle {\ce {Zn}}} | 1.73 | 583 | 692 |
| Sn{\displaystyle {\ce {Sn}}} | 1,72 | 529 | 505 |
| Mo{\displaystyle {\ce {Mo}}} | 8.74 | 2945 | 2890 |
По этим данным, точность расчетов Tпл{\displaystyle \mathrm {T} _{\text{пл}}} меняется от 2 до 30 %, что в расчетах такого рода вполне приемлемо.
Марки
Листовое светотехническое оргстекло производят марок:
- СЭ – экструзионное;
- СБ – блочное;
- СЭП – прозрачное, изготовлено методом экструзии;
- СБС – блочное трудносгораемое;
- СБПТ – блочное повышенной теплостойкости.
СЭП – прозрачное, остальные марки – замутненные.
Техническое отечественное оргстекло производится пластифицированное (ТОСП) и непластифицированное (ТОСН).
ТОСП, в свою очередь, может быть предназначено для:
- ТОСП-Н – производства акриловых ванны, поддонов для душа, сантехники и др. (сантехническое);
- ТОСП-У – термо и светостабилизированное.
Согласно ГОСТ 10667-90, листовое оргстекло также маркируется: СО (органическое), затем указывают температуру, при которой полимер размягчается (например, 95, 120, 133) и буквенное обозначение, указывающее на область применения (К – конструкционное, А – авиационное).
Оргстекло ТОСП
Техническое оргстекло отечественного производства, изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 17622-72, TУ 2216-271-05757593-2001. Согласно данному стандарту данный материал может выпускаться:
- непрозрачным цветным (основные цвета – синий, красный, желтый, зеленый, оранжевый и белый);
- прозрачным бесцветным;
- прозрачным цветным.
Хорошо поддается механообработке. Пластификаторы, входящие в состав, повышают пластичность, немного уменьшают температуру размягчения полимера.
Согласно ГОСТу технические характеристики ТОСП:
- ударная вязкость органического стекла ТОСП от 8,8 до 13 кДж/м2 (определяется толщиной листа);
- прочность на разрыв – не меньше 61,7 МПа;
- температура размягчения – не меньше 92 ºС;
- плотность при 23ºС – 1180 кг/м3;
- удлинение при разрыве – не меньше 2%;
- линейная усадка – около 3,5%.
Оргстекло ТОСП – наиболее популярное, применяется в самых разных областях: от декора и быта до деталей различного назначения в промышленности.
Органическое стекло ТОСН
По ГОСТ 17622-72 органическое стекло ТОСН (непластифицированное) имеет следующие технические характеристики:
- плотность при 23ºС – 1180 кг/м3;
- удлинение при разрыве – не меньше 3,5%;
- прочность на разрыв – 70 МПа;
- линейная усадка – около 3,5%;
- температура размягчения – не ниже 110 ºС;
- ударная вязкость термопласта – от 8,8 до 15 кДж/м2 (зависит от толщины).
Пластик характеризуется высокой стойкостью к нагрузкам, не поддается обработке формованием. Выдерживает большую температуру эксплуатации, нежели ТОСП (90 против 80 градусов по Цельсию).
