Lovász András írta: ↑2020.11.24. 08:30
Ezt most nem értem: Attila bejegyzése a különböző üveganyagok hőtágulásáról hová tűnt???
Éjszaka, "alvás közben"
észrevettem benne egy kisebb hibát, és nem akartam úgy itt hagyni...
De itt a jó változat:
Utánanéztem ennek a hőtágulási kérdésnek, mert izgatott a dolog, és ide is felteszem az eredményt, mert roppant tanulságos (legalábbis számomra...).
Az adatok forrása:
https://hu.wikipedia.org/wiki/H%C5%91t% ... that%C3%B3
Mint az alábbi tábla és az abból készített grafikon mutatja, a kvarcüveg (is) eléggé érdekesen tágul a hőmérséklet növekedésével. (Nem lineárisan, de nem is szigorúan monoton módon; több inflexiós pontja is van.)
A 0-100°C közötti sávban (tehát ahol használjuk) a fajlagos hosszváltozása 0,051x10^-3. Azaz, pl. egy 200mm-es átmérőjű tükör minden egyes Celius fok hőmérséklet-emelkedés hatására kb. 200x0,051x0,001/100=0,000102mm-t, azaz 0,102 mikront tágul ebben a tartományban. (Ez ugyan nem Zerodur, de nem is rossz.)
0-tól 100°C-ig ez a 200-as tükör esetében ténylegesen 0,0102mm átmérő növekedést jelent. Egy -20°C-os téli hideg és egy 40°C-os nyár közötti 60°C esetén 0,0102*0,6=0,00612mm, azaz kicsit több, mint 6 mikron. Emlékeztetőül: a fény hullámhosszát nanométerben mérjük, azaz 6000 nanométer. A zöld fény 520nm körül van, a lambda/4-es diffrakció-határoltság ezek szerint 520/4=130nm. Nem csoda, hogy hűlés közben elmegy a kép...
(Csak érdekességképpen: a 2,7m-es átmérőjű műanyag kupolám hasonló hőingás mellett centimétereket tágul...)
A számokból következik, hogy ugyanakkor 200-ról 300°C-ra melegítve csupán 0,118-0,117=0,001 a fajlagos hosszváltozása, azaz szinte megáll a tágulása (a Vénusz hűvösebb helyein jól használható lenne... ), majd 400° fölött már újra a szobahőmérsékletből lineárisan extrapolált érték fölött jár.
A különböző üvegek lineáris hőtágulási együtthatói 20°C-on (mindegyik x10^-5):
- táblaüveg: 0,9
- boroszilikát (Pyrex): 0,35
- kvarcüveg: 0,06
- Zerodur: 0,0007
A fent részletezett kvarcüveg hőtágulási együtthatója egy, míg a Zerodur 3 nagyságrenddel
kisebb hőtágulással bír, mint a táblaüveg. Ezzel - értelem szerűen - paralel javul a belső feszültségekkel szembeni viselkedésük is.
https://www.netfizika.hu/linearis-hotag ... egyutthato
Nyilván eddig is tudtam, de számomra megdöbbentő szembesülni a számokkal is, hogy ilyen picike méretváltozások következtében kialakuló nyomó-feszültség is hogy szét tudja robbantani az üveget. Erre mondják, hogy „rideg” anyag…
A Jani által alább betett képen nyilván a fúróperem melegítette fel túlságosan az üveg közepét (nem volt elég intenzív a hűtés, vagy túlságosan siettek), és ez nyomhatta szét a perem-részeket (Vagy brutál belső feszültséggel volt terhelt az üveg már korábban is, amit a belső mag rész még összefogott, de annak kivágásával instabillá vált a perem-rész.) Lehet, hogy akkoriban nem létezett még vízsugaras-vágás, de én ma már csak azzal vágnám az üveget, mert a vágás során a víz minden abrazív hőt azonnal elvezet, azaz semmilyen hőhatás nem éri az üveget a művelet során (ráadásul egyáltalán nem drága technológia).
Fogalmam sincs, hogy melyik üveg-típust mennyire könnyű vagy nehéz csiszolni/polírozni, illetve melyiknek mennyi a kilónkénti ára, meg hogy mennyire könnyű/nehéz hozzájuk jutni, illetve hogy mennyire feszültséggel terheltek a leöntésük után, de a termikus viselkedésük nagyon durva különbségeket mutat, ami azért elgondolkoztató...
Kvarcüveg hőtágulása.JPG
MDA