Значения цены деления шкалы окуляра в плоскости объекта

Длина тубуса, мм	Цена деления шкалы, мм
130	0,058
140	0,058
150	0,053
160	0,049
170	0,045
180	0,041
190	0,036

Данные опыта заносятся в табл. 10.2.

Таблица 10.2

Результаты опыта и расчетов

Температура Т, °С	Начальная длина образца L0, м	Радиус образца r, м	Время опыта t, c	Удлинение образца , м	Нагрузка, прилагаемая к образцу, m, кг	Вязкость , Па^.с

На основании полученных значений вязкости построить график зависимости вязкости от температуры, сделать вывод.

Выводы по работе: влияние температуры на вязкость исследуемого стеклянного образца

Контрольные вопросы:

1. Понятие о стекле и стеклообразном состоянии.

2. Классификация неорганических стекол по химическому составу, назначению и областям применения.

3. Свойства стекол (технологические, оптические, теплофизические, механические, химическая устойчивость).

4. Сырьевые материалы, применяемые в производстве стекла.

5. Приготовление шихты для производства стекла (требования к шихте, подготовка сырьевых материалов, составление шихты).

6. Стекловарение, основные этапы стекловарения.

7. Методы формования стеклоизделий.

8. Отжиг и закалка стекла.

Лабораторная работа № 11 Определение термической стойкости стекла и ситаллов

Цель работы: определение термической стойкости стекла и ситаллов экспериментальным методом.

Основные понятия

К теплофизическим свойствам стекла можно отнести теплоёмкость, теплопроводность, термическое расширение и термическую устойчивость.

Теплоемкость (С) показывает, какое количество теплоты необходимо подвес­ти к единице массы тела для повышения его температуры на один градус. У стекол она колеблется от 0,3 до 1,05 кДж/(кг·°К). Поэтому обычно для стекол измеряют среднюю теплоемкость для того или иного интервала температур при постоянном давлении С_р.

Теплоемкость стекол возрастает при введении в них легких элементов Li₂O, Na₂O, BeO и снижается при значитель­ном содержании оксидов бария и свинца (BaO, PbO). Используют эту величину при расчете стекловарочных печей, отжи­гательных, стеклоформующих и закалоч­ных машин.

Коэффициент теплопроводности () показывает, какое количество тепла проходит в 1с. через пластину толщиной 1м и площадью 1м² при разности температур 1°С. Для различных стекол колеблется от 0,7 до 1,3 Вт/(м·К). Стекло является плохим проводником тепла. С повышением температуры теплопроводность стекла увеличивается, при нагревании выше t_g примерно удваивается, коэффициент теплопроводности зависит от химического состава. Наиболее высокой теплопроводностью обладает кварцевое стекло – 1,34. Щелочные и щелочноземельные оксиды снижают теплопроводность.

Термическое расширение (). От величины  зависит сопротивляемость стекла резким изменением температур (термическая устойчивость). Кроме того, в технике часто приходиться спаивать стекло со стеклом другого состава, с керамикой и металлами. Если спаиваемые друг с другом материалы будут иметь различное тепловое расширение, то прочность спая получить не удастся: изделия при охлаждении растрескиваются.

Термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) находится из соотношения:

, град^-1

где l – приращение длины при нагревании на t°, l – первоначальная длина образца.

ТКЛР изменяется в пределах 5•10^-7–200•10^-7 град^-1 и его величина существенно зависит от химического состава. Так у кварцевого стекла  = 5•10^-7 град^-1, у оконных и тарных стекол  = 90–100•10^-7 град^-1. Сильно снижает ТКЛР оксиды SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, увеличивают – Na₂O, K₂O.

Н

Рис. 11.1 Кривая термического расширения стекла:

1 – отожженного; 2 – закаленного

а дилатометрической кривой нагревания наблюдается резкий перегиб в сторону увеличенияl (в области стеклования). ТКЛР представляет собой тангенс угла наклона прямолинейного участка кривой относительно удлинения. По кривой расширения можно определить также температуры стеклования (t_g), размягчения (t_f) (деформация под нагрузкой) и отжига (Т_н.о и Т_в.о)

Термическая устойчивость. В процессе эксплуатации стеклянные изделия часто подвергаются тепловым ударам, т.е. испытывают переменное нагревание и охлаждение. Способность стекла выдерживать, не разрушаясь, резкие изменения температуры называется термостойкостью.

Термостойкость является сложным техническим свойством и зависит от многих факторов, таких как коэффициент термического расширения, упругости, прочности при расширении, теплоёмкости, химического состава, формы образца, размера изделий и др.

Если какое-либо стеклянное изделие нагреть до определенной температуры, а затем резко охладить, то поверхностный слой стремится сжаться. Однако внутренняя часть образца, имеющая более высокую температуру, препятствует сжатию, вызывая растяжение поверхностного слоя. Так как сопротивление стекла растяжению не велико (в 10-20 раз меньше, чем сжатию), то резкий перепад температур вызывает растрескивание.

Возникающие в стекле усилия растяжения тем больше, чем больше коэффициент термического растяжения. Следовательно, стёкла с малым температурным коэффициентом расширения обладают более высокой термостойкостью.

Иная картина наблюдается при резком повышении температуры стеклянного образца. Поверхностный слой его расширяется, а внутренний слой, имеющий более низкую температуру, препятствует расширению, т. е. поверхностный слой испытывает усилия сжатия. Так как предел прочности стекла на сжатие значительно выше, чем на растяжение, то нагревание стекла менее опасно, чем охлаждение.

Термическая стойкость различных видов стёкол находится в пределах 90-1000°С.

В табл. 11.1 приведены данные по термостойкости стёкол и ситаллов.

Таблица 11.1