正文

2. 家里的科學(xué)(9)

北極熊會(huì)覺(jué)得孤獨(dú)嗎? 作者:(英)米克·奧黑爾


正如我們前面提到的,在我們重復(fù)說(shuō)明玻璃流動(dòng)的神話之后,《新科學(xué)家》的讀者給了我們真正的批評(píng)。因此我們把所有原始的答案寄給John Parker,他是Sheffield大學(xué)玻璃學(xué)和玻璃工程領(lǐng)域的讀者。--編者按

這種玻璃流動(dòng)的觀點(diǎn)當(dāng)然是錯(cuò)誤的。本節(jié)的問(wèn)題告訴我們,玻璃杯是粘在了存放它們的架子上,所以當(dāng)杯子的主人試著移開(kāi)杯子時(shí),這種粘著狀態(tài)會(huì)在移動(dòng)過(guò)程中引發(fā)足夠大的應(yīng)力從而導(dǎo)致杯子破裂。有必要考慮兩個(gè)問(wèn)題,即為什么杯子會(huì)被粘???以及為什么會(huì)發(fā)生個(gè)別的破裂?

對(duì)移動(dòng)杯子之后留在杯架上面的痕跡做一下認(rèn)真的檢查也許會(huì)提供一些線索。雖然玻璃并不流動(dòng),但卻可以受到液態(tài)水的緩慢浸蝕,隨著時(shí)間的增加,水和玻璃相互反應(yīng)的結(jié)果也許已經(jīng)形成了與杯架之間的微弱粘結(jié)。玻璃板如果貼放在一起,在炎熱、潮濕的氣候下水汽凝結(jié)和蒸發(fā)交替發(fā)生,那么這種粘結(jié)作用將是個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。即使短時(shí)間存放之后,玻璃板也會(huì)發(fā)生粘結(jié)。還有必要知道杯子是不是濕著就放到柜櫥中,或者存放的環(huán)境是否潮濕,以致在較長(zhǎng)存放時(shí)間當(dāng)中,水分又會(huì)對(duì)杯子進(jìn)一步浸蝕。

如果杯架上有塑料涂層,也會(huì)加劇上述這種作用。因?yàn)榘l(fā)生流動(dòng)、受到日照等,塑料確實(shí)會(huì)隨著時(shí)間產(chǎn)生變化。這樣,杯架上的塑料涂層甚至有可能在玻璃杯和架子之間形成氣密性封口,由此造成的杯子內(nèi)外氣壓差異也會(huì)有利于這種粘結(jié)情況的發(fā)生。

杯子整齊的玻璃斷口表明,沿著杯子四壁傳播的破裂是較小外力作用的結(jié)果。在這種條件下,裂口表面趨于平滑,并且裂隙處不會(huì)產(chǎn)生尖刺。裂隙應(yīng)該從一個(gè)靠近杯子背面(離拿杯子者較遠(yuǎn)的一面--譯著)上的點(diǎn)開(kāi)始。在那個(gè)位置上,扳動(dòng)杯柱的動(dòng)作還產(chǎn)生了使之彎曲的應(yīng)力,這個(gè)力在杯子的外表面呈現(xiàn)為張力。借助放大鏡觀察也許能夠確定破裂的起始點(diǎn)。裂隙一旦產(chǎn)生便會(huì)很容易地沿著整個(gè)杯沿行進(jìn)。

但是為什么裂隙會(huì)出現(xiàn)呢?要么所施加的應(yīng)力在局部十分強(qiáng),要么是杯子表面上的某個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)有瑕疵只能承受較低的應(yīng)力。造成這種情況的原因,可能是玻璃中存在較薄的區(qū)域,或者因?yàn)楸又谱鲿r(shí)退火過(guò)程中玻璃內(nèi)部形成了額外內(nèi)應(yīng)力。不過(guò),像前面回答中提到的鉆石戒指劃痕那樣的硬傷,能夠提升裂隙點(diǎn)的應(yīng)力水平,提升的程度要受材料脆性等級(jí)大小的影響。脆性材料是那種在應(yīng)力之下不發(fā)生流動(dòng)的材料,如玻璃。和上面描述的情況相類(lèi)似的某種缺陷,最有可能是對(duì)問(wèn)題的正確解釋。


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