玻璃的物理性质

出处：按学科分类—工业技术 四川大学出版社《化学试剂技术管理应用手册》第280页（1167字）

(一)粘度

玻璃是一种非结晶性的固体，因此没有熔点，在对玻璃加热时，随着温度的升高，玻璃开始软化，粘度逐渐降低。玻璃粘度在玻璃制造工艺中有着非常重要的意义。通常玻璃软化的粘度约为10^7．6Pa．s，适合加工时的粘度为10⁴Pa．s～10⁶Pa．s。

(二)机械强度

玻璃具有一定的机械强度，其抗压强度非常高，而抗张能力却很弱，大约是抗压强度的1%左右。玻璃的理论抗压强度可达9800MPa，而实际抗压强度要低得多，大块玻璃的实际抗压强度约为50MPa。这是因为玻璃在冷却过程中，其表面发生了一系列复杂的物理化学变化，并形成了很多可在电子显微镜下才能观察得到的损伤。由此可见，玻璃的表面状况制约了玻璃的机械强度。另外，干燥的玻璃比表面受潮玻璃的强度要高3～4倍。因此，在实际操作中，要割断玻璃总是用钻石刀或高硬度的合金钢刀在玻璃表面刻划出痕迹后，用油或水弄湿划痕，再折断。

现以硅硼硬质玻璃管在25℃环境温度时所能承受的最大压强值为例，作压强－管径(壁厚)图。一般可以用下面公式表示三者的关系：

式中：P为最大压强值(kN／m²)．

根据上述公式计算不同管子外径能承受压强值作图，如图11－1。

图11－1 不同管子外径能承受压强图

(三)热稳定性

玻璃耐受温度急剧变化而不破裂的能力，称为玻璃的热稳定性。玻璃受热时，外层首先受热膨胀，而对内层玻璃产生压应力。当玻璃被突然冷却时，玻璃的外表层收缩而产生张应力。由于玻璃的抗张强度远低于抗压强度，因此，玻璃在受骤然冷却时比骤然受热更易爆裂。玻璃的热稳定性受膨胀系数的影响，而化学组成又是决定热膨胀系数最重要的因素。通常情况下，玻璃中SiO₂的含量越高，而Na₂O，CaO等金属氧化物含量越低，其膨胀系数就越小，热稳定性就好。反之，则膨胀系数越大，热稳定性差。硅硼玻璃的热膨胀系数大约在28×10^－7／℃～40×10^－7／℃之间，钠钙玻璃类在70×10^－7／℃～80×10^－7／℃之间。硅硼玻璃的热稳定性优于钠钙玻璃。

(四)热传导性

玻璃的热传导系数很小，大约在0．0025cal／cm．s．℃～0．0035cal／cm．s．℃之间，可见玻璃是良好的绝热材料。但这也给玻璃的加工成形，尤其是加工结构较复杂的仪器带来不利的因素，从而限制了玻璃的使用范围，所以不能用玻璃制造大型而结构复杂的生产设备。