چگالی شیشه معمولی

در دماهای معمولی، شیشه یک عایق حرارتی و یک جامد تقریباً الاستیک است و در برابر بسیاری از مواد خورنده بسیار مقاوم است. البته، بسته به طول‌ موج نوری که به کار می ‌رود، خواص نوری آن بسیار متفاوت است. ترتیب کم‌ و بیش تصادفی اتم‌ ها در ساختار شیشه، در نهایت مسئول بسیاری از خواصی است که شیشه را از سایر مواد جامد متمایز می‌کند. یکی از ویژگی‌ های منحصر به ‌فرد که از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، خاصیت ایزوتوپی می‌باشد، به این معنی که خصوصیاتی مانند استحکام کششی، مقاومت الکتریکی و انبساط حرارتی از هر جهت از طریق ماده برابر هستند.

خواص شیشه

خواص شیشه به خواص فیزیکی، خواص شیمیایی، الکتریکی و نوری تقسیم‌ بندی می‌ شوند.

  • خاصیت الکتریکی شیشه: اگرچه شیشه حاوی یون‌ های فلزی شارژ شده می ‌باشد که قادر به انتقال جریان الکتریکی هستند، اما گرانروی (اصطکاک داخلی یا مقاومت در برابر جریان) بالای شیشه مانع از حرکات و فعالیت‌ های الکتریکی آن‌ ها می ‌شود. بنابراین شیشه عایق الکتریکی کارآمدی است. خواص الکتریکی شیشه به رسانایی شیشه، ثابت دی ‌الکتریک و هدایت الکترونیکی تقسیم ‌بندی می ‌شود.
  • خواص نوری شیشه: این خواص هم به شفافیت، کدورت و رنگ، حساسیت به نور و انکسار و بازتاب نور تقسیم ‌بندی می‌شوند.
  • خاصیت فیزیکی شیشه: شامل چگالی، خاصیت الاستیک و پلاستیک، قدرت، شکستگی و خاصیت حرارتی که شامل گرانروی، انبساط حرارتی و انتقال حرارت می‌باشد، است.
    از بین خواص فیزیکی شیشه، به‌ طور خلاصه، به بررسی چگالی شیشه خواهیم پرداخت.

چگالی شیشه معمولی

چگالی شیشه

چگالی یک جسم میزان جرم در واحد حجم آن را نشان می‌دهد، که عمدتا با ترکیب شیمیایی و دمای آن ماده تعیین می‌شود. چگالی شیشه، علاوه بر موارد بالا به میزان فشردگی و نحوه چینش اتم‌ های شیشه که نشان‌ دهنده‌ی ساختار شیشه می‌ باشد نیز مربوط است.
چگالی انواع مختلف شیشه بسیار متفاوت است. به ‌طوری‌که در بین محصولات شیشه‌ای، چگالی شیشه کوارتز کمترین میزان یعنی 2000 کیلوگرم بر متر مکعب و در برخی از عینک‌های ضد اشعه به بیشترین مقدار آن یعنی به 8000 کیلوگرم بر متر مکعب می‌رسد.
چگالی شیشه آهک سودا معمولی 2500 الی2600 کیلوگرم بر متر مکعب است. تراکم شیشه‌ های حاوی PbO ، Bi2O3 ، Ta2O5 و WO3 می‌تواند به 6000 کیلوگرم بر مترمکعب برسد.
تراکم شیشه با افزایش دما، کاهش می‌یابد. در شیشه‌های صنعتی به‌ طورکلی، هنگامی‌که درجه حرارت از ℃ 20 به ℃ 1300 افزایش می‌یابد، چگالی در حدود 6 تا 12 واحد کاهش پیدا می‌کند. در محدوده تغییر شکل الاستیک، کاهش چگالی به ضریب انبساط حرارتی شیشه مربوط می‌شود.

تاریخچه حرارتی شیشه

از آنجا که شیشه مذاب در محدوده انتقال خنک می ‌شود، ساختار آن از مایع به جامد تغییر می‌کند. خواص شیشه جامد میزان این تغییر ساختاری را منعکس می‌کند. در حقیقت، می‌ توان گفت شیشه حافظه ‌ای از تغییرات دما را حین انتقال از محیط گرم و حالت مذاب به محیط سرد و جامد، حفظ می‌کند که به آن "تاریخچه حرارتی" گفته می شود . پدیده "تاریخچه حرارتی" فقط پس از مذاب شدن دوباره شیشه، از بین خواهد رفت.
مراحل گذار شیشه از مایع به جامد از اهمیت بسزایی برخوردار هستند چرا که بیشتر خواص شیشه - به‌جز رفتار الاستیک و مقاومت در حالت جامد - به ترکیب شیمیایی آن برمی گردد و از این رو ساختار اتمی آن حساس می باشد.

چگالی شیشه معمولی

اثر تاریخچه حرارتی شیشه بر چگالی آن

تاریخچه حرارتی شیشه به فرایند خنک شدن شیشه از درجه حرارت بسیار بالا به دماهای پایین تا انجماد شدن کامل شیشه اطلاق می گردد، شرایطی خاص مانند: زمان اقامت و سرعت خنک کننده در این منطقه، بر تاریخچه ی حرارتی شیشه مورد نظر تاثیر بسزایی دارد. تاریخچه حرارتی بر ساختار شیشه جامد و بسیاری از خواص مربوط به سازه تأثیر می گذارد. تأثیر آن بر تراکم شیشه به شرح زیر می باشد:

  1. هنگامی که شیشه از دمای بالا خنک می شود ، چگالی شیشه سرد از شیشه داغ کم تر است.
  2. چگالی شیشه پس از نگه داشتن در دما و مدت زمان مشخص پختن، متعادل می شود.
  3. هرچه سرعت خنک کننده بیش تر باشد، انحراف از چگالی تعادل نیز بیشتر خواهد شد و مقدار TG (از جمله سنسور های موجود در مخزن) آن نیز بیشتر می شود. بنابراین کیفیت پختن در فرایند تولید می تواند به وضوح در چگالی منعکس شود.