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玻璃是个神奇的东西，用普通沙子加热后就能制成，其用途那就更不用说了，在现代社会中几乎每天都能看到，或者使用到玻璃。 8 x1 v2 V* B. x. i
但同时玻璃也有很多独特的特性，最近就看到这样一个实验，将一块普通玻璃放入水中，用剪刀就能轻松从其边缘一块块的将玻璃剪下来（不会大面积的破裂）。 6 N* h& n+ w) ^' b8 Q- Q, f" ]% T" c
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甚至于还能剪出圆形。 6 D2 v& n2 k0 _0 y! h! k, |
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- w) F0 R2 y8 ?) v而将玻璃拿出水中，再用剪刀去剪玻璃就会出现大面积的破碎，跟用物体砸玻璃效果是一样的，根本就不能剪出需要的形状。
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那么玻璃为什么会出现这种现象呢，这是什么原理，下面一起来了解一下
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为什么能在水中剪开玻璃‍我们知道要想将玻璃直径砸开，可以直接用石头，锤子等物体猛砸就能让其破碎，而要想将玻璃切割成想要的形状，就需要使用非常坚硬的金刚石对其进行切割。 4 }6 a) a$ b9 N% S9 c9 h# c
还有一种经常使用的办法，将一根较细的棉线在瓶子上绕几圈，然后在棉线上浇上煤油后点上火，等将棉线烧完后，直接将瓶子全部放入水中或者是在瓶子燃烧的部位浇上水，瓶子就会瞬间从棉线部位断裂成两截。
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; W& `' t$ N, l这种切割玻璃的方法是采用了物体的热胀冷缩，通过煤油的燃烧让玻璃膨胀，再放入水中让其迅速降温，就会整齐地裂开。 2 r5 h- P7 b5 C8 T: ^) D2 a/ l/ J
那么将玻璃放在水中，怎么会用剪刀就能随意剪切呢，其实这还是与玻璃的内部结构有关系。
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玻璃内部是由无数个小的二氧化硅多面体结构，通过串联后形成网状的特殊结构；而每一个多面体则是由外围的四个氧原子，和位于中间的硅原子组成的，它们之间是由硅氧共价键相连接着的。
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* E* j7 C( T( p8 ?/ X当将玻璃放入水中时，部分水分子会随之渗透到玻璃内部网状结构中，破坏掉原本稳定的结构，让原来的结果遭到破坏而变得脆弱，这样就更容易被剪开了。 4 ]2 G4 q8 e& Z2 [' w1 b: C1 ^5 ` L
就是硅氧共价键变得脆弱了，而且硅原子受到水分子中氢氧根的吸引形成新的共价键，也会让玻璃不会出现大面积破裂的原因。 ) ^' m; l* U2 l* y5 [2 p0 f V
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7 i' u, g$ {- s, G" q其实，玻璃的这种特性很早就被人们发现了，所以在打磨玻璃的过程中都会不停地喷水，这会让玻璃更容易被打磨。
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但是，并不是什么玻璃都能够在水中被轻易剪断，并且剪切的效果也并没有那么好，所以在水中切割玻璃这种方法并没有大量使用，但人们利用水探索出了另一种剪玻璃的办法，那就是水刀切割玻璃。 ) \' f: i/ }! s, X4 ^, [+ X
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在水中剪切玻璃，虽然可以体验到玻璃被一点点剪掉的感觉，但还是比较危险，如果要想体验还是要戴好手套。
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玻璃的制成‍ { H- _, V% h. J" G' w4 M
玻璃是通过对普通的沙子（主要成分是二氧化硅）加热，直到融化并变成液体为止，沙子在1600℃的高温下熔化。 ; U; q" v0 S4 s0 Y6 j* _7 b9 b6 ~: I3 k. P
在玻璃厂中，将沙子与废玻璃，石灰石（碳酸钙）和苏打粉（碳酸钠）等原料在炉中加热混合。
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m. ~) {! T2 _. m( u碳酸钠降低了沙子的熔点，这有助于节省制造过程中使用的能源和时间，但是它的缺点是会产生一种可溶于水的物质，但是可以通过添加石灰石来消除对玻璃的影响。 ) U) I0 Q- w- b% w
最终产品称为钠钙硅玻璃(硅酸盐)，这是我们在日常生活，以及部分建筑上所使用的普通玻璃。 7 H7 `; m0 s6 V* Y8 i1 c+ D
玻璃的特点‍
) J/ T$ g2 x1 [7 y# I6 l) Q在常温下，玻璃几乎是一种完美的透明，隔热和绝缘固体，并且非常耐多种腐蚀性介质。 U( Z6 c S% z% @9 K7 G/ k# ^
玻璃既有我们能够看到它所具有的很多特点，如强度，透明度等，但同时它具有很多看不见的物理和化学特性。 9 ?, t- P3 X" a% A! Z6 S. X
玻璃内部原子的堆积密度并不高，从而在原子之间留下较大的间隙或空隙，这些间隙空间共同构成了所谓的自由体积，但是，添加碱和石灰会导致玻璃的密度增加，因为这些原料中的钠离子和钙离子填充了间隙空间，因此，玻璃的密度也会随之增加。
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5 G6 N5 U( v) Z) U' ?玻璃并没有金属那样的抗弯曲特性，而是更容易碎和破裂，这种现象也可以通过玻璃固体的原子结构来解释；由于熔融玻璃中的原子在冷却时，基本上会以非晶状顺序冻结，因此它们不会出现向四周交错生长的结构，而是向着某一个方向延伸，也就不会有很强的屈服和弯曲的特性。
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玻璃通常在加热时也会膨胀，而在冷却时则会收缩，玻璃的这种热膨胀对其突然受到温度变化冲击适应性就没有那么强，当受热的玻璃突然冷却时（例如将其浸入冰水中），由于其相对于内层的收缩，在外层中可能会产生很大的张力，这种张力可能会导致破裂，这种热冲击的抵抗力被称为玻璃的耐热性。
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参考资料：维基百科，SCIENCE TRENDS
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文中图片截取自Youtube《pixabay》
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发表于 2022-12-16 14:13:17
