Можно ли из стекла получить песок

Стекло — это немного загадка. Стеклу достаточно трудно защитить нас, но это разрушает внушаемую легкость. Оно сделано из непрозрачного песка, но при этом полностью прозрачно. И, пожалуй, самое удивительное, что оно ведет себя как твердый материал… но это также своего рода жидкость. Вы можете найти стекло, куда бы вы ни посмотрели: в большинстве комнат в вашем доме будет стеклянное окно, а если нет, возможно, стеклянное зеркало… или стеклянная лампочка. Стекло является одним из старейших и самых универсальных материалов, созданных человеком. Давайте узнаем о нем еще немного.

Что такое стекло?

Хотите верьте, хотите нет, но стекло изготовлено из жидкого песка. Вы можете сделать стекло, нагревая обычный песок (который в основном сделан из диоксида кремния), пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Вы не увидите этот процесс на вашем местном пляже: песок тает при невероятно высокой температуре 1700°C.

Когда расплавленный песок охлаждается, он не превращается обратно в песчаный желтый материал, с которого вы начали: он претерпевает полную трансформацию и приобретает совершенно другую внутреннюю структуру. Но не имеет значения, насколько вы охлаждаете песок, он никогда не превращается в твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или тем, что ученые называют аморфным твердым веществом. Это как нечто среднее между твердым и жидким с некоторой кристаллической решеткой твердого тела и некоторой молекулярной случайностью жидкости.

Стекло является таким популярным материалом в наших домах, потому что оно обладает всевозможными действительно полезными свойствами. Помимо того, что оно прозрачно, его недорого сделать, легко формовать, когда он расплавлен, достаточно устойчив к теплу, химически инертен (так что стеклянная банка не реагирует с продуктами, которые вы в нее положили), и ее можно перерабатывать любое количество раз.

Как изготавливается стекло?

Когда американские ученые испытали прототип атомной бомбы в пустыне Нью-Мексико в 1945 году, взрыв превратил песок в непосредственной близости от удара в стекло. К счастью, есть более простые и менее экстремальные способы изготовления стекла, но все они нуждаются в огромном количестве тепла.

На коммерческом стекольном заводе песок смешивают с отработанным стеклом (из вторичной переработки), содовой золой (карбонат натрия) и известняком (карбонат кальция) и нагревают в печи. Сода снижает температуру плавления песка, что помогает экономить энергию во время производства, но у нее есть существенный недостаток: она производит своего рода стекло, которое растворяется в воде! Известняк добавлен, чтобы остановить этот процесс. Конечный продукт называется газированной известкой и кремнеземным стеклом. Это обычное стекло, которое мы можем видеть вокруг себя.

После того, как песок расплавлен, его либо наливают в формы для изготовления бутылок, стаканов и других контейнеров, либо «плавают» (наливают поверх большого чана из расплавленного олова металла), чтобы сделать идеально плоские листы стекла для окон. Необычные стеклянные вещи все еще иногда делаются путем их «продувания». «Гоб» (люмп) расплавленного стекла обматывается вокруг открытой трубы, которая медленно вращается. Воздух продувается через открытый конец трубы, в результате чего стекло взрывается, как воздушный шар. С умелым дуновением и поворотом можно сделать всевозможные удивительные формы.

Производители стекла используют несколько иной процесс в зависимости от типа стекла, которое они хотят сделать. Обычно для изменения внешнего вида или свойств готового стекла добавляют другие химические вещества. Например, в расплавленный песок добавляют химические вещества на основе железа и хрома, чтобы получить стекло с зеленым оттенком. Устойчивое к запеканию боросиликатное стекло изготавливается путем добавления оксида бора в расплавленную смесь. Добавление оксида свинца делает прекрасное хрустальное стекло, которое легче разрезать; Высоко ценимый ограненный кристалл свинца сверкает цветом, преломляя (изгибая) проходящий через него свет. Некоторые особые виды стекла изготавливаются с помощью другого производственного процесса. Пуленепробиваемое стекло изготавливается из сэндвича или ламината из нескольких слоев стекла и пластика, соединенных вместе. Закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах автомобилей, производится путем очень быстрого охлаждения расплавленного стекла, что значительно усложняет его. Витражное (цветное) стекло изготавливается путем добавления металлических соединений в стекло, пока оно расплавлено; разные металлы придают отдельным сегментам стекла разные цвета.

Стекло твердое или жидкость?

Это очень интересный вопрос.

Ответ и то, и другое! Существуют различные мнения о том, как относиться к таким материалам, как стекло, которые в некотором роде кажутся немного похожими на жидкости и немного на твердые вещества в других.

В школах и книгах мы склонны узнавать, что все твердые тела имеют фиксированную структуру атомов.

На самом деле, существуют различные виды твердых тел, которые имеют очень разные структуры, и не все, что мы описываем как «твердое», ведет себя точно так же. Подумайте о комке железа и комке резины. Совершенно очевидно, что они оба твердые вещества, и все же резина очень отличается от железа. Внутри резина и железа имеют свои атомы (в случае железа) и молекулы (в случае резины) расположены совершенно по-разному. Железо имеет регулярную или кристаллическую структуру (как рама с атомами по углам), в то время как резина является полимером (из длинных цепочек молекул, слабо связанных друг с другом). Или подумайте о воде. Как вы, возможно, обнаружили, вода является почти уникальным твердым веществом, потому что она расширяется, начиная с того, как замерзает. Короче говоря, не все аккуратно вписывается в наши представления о твердом, жидком и газовом, и не все твердые вещества, жидкости и газы ведут себя красиво, аккуратно, легко объяснимо. Исключение составляют вещи, которые делают науку действительно интересной!

Аморфные тела

Давайте вернемся к стеклу. Посмотрите через микроскоп на стекло, и вы обнаружите, что молекулы, из которых оно сделано, расположены в неправильном узоре. Вот почему стекло иногда называют аморфным твердым веществом (твердое без правильной кристаллической структуры, которое было бы что-то вроде металла). Вы также можете увидеть стекло, описанное как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не ставила», что является загадочным утверждением, которое вы иногда найдете в научных книгах. Можно сказать, что стекло немного похоже на жидкость и немного на твердое. Он имеет внутреннюю структуру, которая находится где-то между структурой жидкости и твердого тела, с некоторым порядком твердого тела и некоторой случайностью жидкости.

Стекло ни в коем случае не является единственным аморфным твердым веществом. Можно сделать такой тип воды, называемый аморфным льдом, который можно было бы описать как между твердым (вода) и жидким (лед). Вы делаете это, охлаждая воду очень быстро. Лед образуется так быстро, что у него нет времени построить свою нормальную, кристаллическую структуру. Так что то, что вы получаете, выглядит как лед, но в некотором роде ведет себя как жидкая вода. Другие вещества также могут быть превращены в аморфные твердые вещества. Солнечные элементы часто изготавливаются из так называемого аморфным кремнием.

Для чего мы используем стекло?

Стекло начинает ваш день с блеска: взгляд на часы, взгляд сквозь глазурь на солнце или дождь, хмурость в зеркале, песня из душа, когда вы моетесь водой, стекающейся тепло с солнечных панелей на крыше. Очки лежат на столе, который сам по себе может быть сделан из каленого стекла, а также есть бутылки и банки всех форм и цветов. Готовя завтрак на своей кухне, вы можете использовать стеклянно-керамическую варочную поверхность или микроволновую печь с металлическим окном, чтобы держать волны внутри. Может быть, вы смотрите, как круассаны нагреваются через дверь духовки? Чай заваривается в стеклянном чайнике.

Когда вы проверяете свою электронную почту за завтраком (плохая привычка), скорость света интернет-данные поступают в ваш дом через оптические волокна, точно так же, как солнечный свет проходит через теплоотражающие окна, которые сохраняют прохладу. Вы читаете слова через стеклянную ЖК-панель ноутбука или закаленное стекло смартфона, которые заряжаются солнечной энергией от фотоэлектрических панелей на крыше. Говорящие головы бормочат на вас через экран телевизора в углу.

Затем вы отправляетесь на работу или учебу в вагоне, завернутом стеклом, автобусе, поезде, сгорбившись под лампами, покрытыми стеклом, чтобы они были долговечными. Если вы едете, шоссе, по котором вы ревете, может быть изготовлено из заполнителей и асфальта, включая переработанное стекло; даже белые полосы посередине используют крошечные стеклянные бусины, чтобы они сияли в ваших фарах. Может быть, вы заскочите в банк или на почту по пути, улыбаясь кассиру, сидящей за пуленепробиваемым окном, когда делаете быструю копию своих водительских прав (которые вы небрежно оставляете на стеклянной поверхности ксерокса). Если это современное здание, ваш офис или школа может быть мини-стеклянным собором; мы думаем о стекле как о хрупком материале, но усилить его правильно, то вы можете сделать из него стены, полы, крыши и лестницы; магазины показывают свои изделия через огромные ламинированные панели, полированные до совершенства.

И это всего лишь крошечная подборка вещей, которые стекло делает для нас. Есть еще много мест, где вы найдете его, начиная от лампочек, в термометрах и до стекловолоконных корпусов лодок. Четкий, чистый, привлекательный, дешевый, сильный и эффективный. Чего еще можно желать? Стекло — это один из тех волшебных материалов, которые мы абсолютно принимаем как должное; везде и нигде — «невидимо прозрачный», так что мы даже не замечаем, что оно там!

Спасибо что дочитали статью!

Все вопросы по окнам можно задать по телефону — 8-925-289-11-74

Будем Вам признательны если Вы поставите лайк и подпишитесь на наш канал.