玻璃杯倒热水裂了征兆,倒热水的时候杯子突然裂了是吉兆还是凶兆??!( 二 )

1.玻璃裂纹的原因
如题主所说，玻璃碎的原因是倒热水。物体热胀冷缩是普遍规律，玻璃也不例外。不同的材料有不同的热胀冷缩效果，通常用热膨胀系数来表示。常见材料的热膨胀系数如下图所示。
热膨胀系数的物理意义是温度升高1k时材料伸长的量度。这个值越大，这种材料对温度越敏感。从上图可以看出，普通玻璃的热膨胀系数约为7.1e-6 /k.与钢、铜等一些金属相比，玻璃是一种不易热胀冷缩的材料。
2、裂缝的位置
其实初高中学过物理的同学都知道，物体会随热膨胀，随冷收缩，冷玻璃倒热水后容易爆裂。但是，如果没有系统地学习力学，就不应该知道机理。热胀冷缩只是一般原因。在这个一般原因下，玻璃是如何膨胀的，为什么会出现裂纹，裂纹出现在哪里？只有学了材料力学才有可能解决问题。
玻璃杯的破裂总是发生在倒水的瞬间。热水倒入冷杯中后，由于热水的加热，玻璃内侧的温度上升，但外侧还没有时间上升。这导致了上图所示的温度分布。红色代表高温，蓝色代表低温。从温度分布来看，其分布在周向和纵向都是均匀的。然而，在玻璃的厚度方向上，温度分布不均匀，并且存在温度梯度。正是这种厚度方向的不均匀导致玻璃爆裂。
我们来看看周向和纵向热胀冷缩，如上图。圆周方向会整体放大，纵向内侧会上升。由于玻璃口处于自由状态，内侧可以自由伸缩，所以很难产生纵向裂纹。但在圆周方向，内侧温度高，想膨胀，外侧温度恒定，不想膨胀。因此迫使内侧膨胀，推动外侧膨胀。然而，内部测量总是受到外侧的限制，外侧处于压缩应力状态，而外侧由于内侧的压缩而处于拉伸应力状态。世界上绝大多数材料都是耐压和抗拉的，拉伸和压缩性能差别很大。例如，有机玻璃的抗拉强度为55 ~ 77兆帕，抗压强度为130兆帕。正是因为这种不对等的拉压性能，外层玻璃最先开裂。3.如何防止玻璃破碎
了解了以上原理，我们可以从以下几个方面来防止玻璃爆裂：
1)选择质量更高的玻璃。即选择热膨胀系数较小的玻璃材料，尽可能减少温度的影响。随着玻璃制造技术的提高，热膨胀系数已经远低于前期。
2)设计一个尺寸更合理的玻璃杯。玻璃爆裂的主要原因在于厚度方向的温度梯度。厚度越?。?温度梯度越大，热应力分布差异越大，更容易开裂。
和以前不一样，倒热水的时候玻璃容易爆裂。设计后，即使玻璃质量稍差，只要厚度足够，也不容易开裂。
4.摘要
玻璃爆裂是由于水杯厚度方向温度不均匀，导致热应力分布不均匀。内侧受压，外侧受拉。玻璃的拉伸极限应力小于压缩极限应力，所以外侧先开裂。

玻璃杯倒热水裂了征兆,倒热水的时候杯子突然裂了 是吉兆还是凶兆??!( 二 )

玻璃杯倒热水裂了征兆,倒热水的时候杯子突然裂了是吉兆还是凶兆??!( 二 )