Состав и формула оконного стекла

Теплоемкость, состав и другие физические свойства фарфора

В таблице представлен состав, тепловые и физические свойства фарфора при комнатной температуре. Свойства фарфора указаны для следующих типов: установочный, низковольтный фарфор, высоковольтный и химически стойкий.

Представлены следующие свойства фарфора:

• состав фарфора;
• твердость по Моосу;
• удельная теплоемкость фарфора, кДж/(кг·град);
• теплопроводность стекла, Вт/(м·град);
• удельное электрическое сопротивление Ом·м;
• пробивное напряжение, кВ/мм;
• граница огнеупорности, К.

Следует особо отметить такое свойство фарфора, как теплоемкость. Удельная теплоемкость фарфора составляет от 750 до 925 Дж/(кг·град). Наибольшим значением теплоемкости обладает установочный фарфор, наименьшим — химически стойкий.

История

Основная статья: История стекла

Мюнхенская Чашка Клетки из Кёльна, 4-ое столетие нашей эры

Первые технологии производства стекла

Стеклу более четырёх тысяч лет, считается, что открыли его случайно, в Египте. Египетские стеклоделы плавили стекло на открытых кострах в глиняных мисках. Спёкшиеся куски бросали раскалёнными в воду. Там они растрескивались, и эти обломки, так называемые фритты, размалывались в пыль жерновами и снова плавили. Фриттование удерживалось ещё долго по истечении средневековья, почему на старых гравюрах и при археологических раскопках мы всегда находим две печи — одну для предварительной плавки и другую для плавки фритт. Температура проплавления составляет 1450 °C, а рабочая температура — 1100—1200 °С. Средневековая плавильная печь («гуть»- по чешски) представляла собой низкий, топящийся дровами свод, где в глиняных горшках плавилось стекло. Выложенная только из камней и глинозёма, долго она не стояла, а также на долго не хватало и запаса дров, потому, после вырубки леса кругом, гуту переводили на новое место, где леса было в достатке. Ещё одной печью, обычно соединяемой с плавильной, была отжигательная печь, где готовое изделие нагревалось почти до точки размягчения стекла, чтобы тем заменить напряжения в стекле. Конструкция стеклоплавильной печи продержалась до конца XVII века, однако недостача дров вынуждала некоторые гуты, особенно в Англии, уже в XVII веке переходить на уголь; а так как улетучивающаяся из угля двуокись серы окрашивала стекло в жёлтый цвет, англичане начали плавить стекло в замкнутых, так называемых крытых горшках. Этим плавильный процесс затруднялся и замедлялся, так что приходилось составлять шихту не такой твёрдой. Однако, уже в конце XVIII века преобладающей делается топка углем.

Этимология слова стекло

Стекло́ (лат. glesum, из Римской империи с корнями германского слова из Трире, Германия glassmaking) — в переводе — прозрачное, блестящее вещество (en-wiki). Хотя по данным специализированной секции Д. И. Митрохина, слово стекло созвучно с русским корнем «течь», притом секреты получения прозрачного стекла до средневековья были утеряны . Стекло долгое время было непрозрачным.

Печи для плавления стекла и их виды

Муфельная печь – устройство для равномерного нагревания веществ. Она состоит из:

• Корпуса.
• Камеры, которую еще называют муфелем.
• Двери.
• Блока управления.

Корпус может быть выполнен из нержавеющей стали или углеродистой. Модели из нержавейки служат намного дольше.

Муфель – самая важная часть печи, потому что именно в нем плавится стекло и располагаются нагревательные элементы. Он может быть выполнен из керамики, корунда или специального волокна.

Еще одна важная часть – это блок управления, который отвечает за выбор режима и настройку печи. Сейчас все печи оснащаются электронными блоками, которые вытеснили циферблатные.

Схема муфельной печи

Можно ли расплавить стекло в определенной муфельной печи, зависит от вида самого устройства. Существуют различные их типы, которые отличаются:

• Максимальной температурой нагрева.
• Способом нагревания.
• Устройством.

Муфельная печь SNOL

Наиболее важной характеристикой считается диапазон температур. По этому параметру печи разделяют на:

• Низкотемпературные – до 400 о С.
• Среднетемпературные – до 900 о С.
• С большой температурой – до 1400 о С.
• Высокотемпературные – до 2000 о С.

Отличаются печи и по режиму обработки, бывают:

• Работающие в воздушной среде (обычные).
• Вакуумные (нагрев производится в вакууме).
• Работающие в газовой среде (нагрев производится в присутствии различных газов, например, водорода, азота, аргона и пр.).

Есть модели, которые предназначены для домашнего использования, а есть профессиональные агрегаты, которые используются в лабораториях или на крупных предприятиях. Как отечественные, так и зарубежные производители выпускают различные варианты муфельных печей. Хорошо зарекомендовала себя литовская компания SNOL.

Физические свойства.

Самые главные характеристики стекла:

• Плотность. Данная характеристика зависит от химического состава и колеблется от 2200 до 6500 кг/м³. При повышении температуры, плотность стекла уменьшается и оно становится особенно хрупким.
• Прочность. В зависимости от вида стекла, его прочность варьируется от 50 до 210 кгс/мм². Небольшое повреждение поверхности материала, снижает этот показатель в 3-4 раза.
• Хрупкость. Хрупкость стекла и неспособность противостоять удару, ограничивает его применение в некоторых сферах жизни. При добавлении в состав материала определенных химических элементов, данная характеристика увеличивается.
• Термостойкость. Термостойкость – способность материала выдержать огромные температурные перепады. Обычное оконное стекло может выдержать температуру до 90°С. В промышленности эти показатели увеличиваются в разы.

Состав стекла.

Для стекловарения используют чистый кварцевый песок (около 75%), известь и соду. Для получения продукта со специфическими свойствами, в состав могут входить оксиды и металлы.

• Оксид борной кислоты. Понижает коэффициент теплового расширения полученных изделий, и повышает блеск и прозрачность готовых изделий.
• Свинец. Этот компонент добавляют при производстве хрусталя. Изделия из хрусталя более холодные на ощупь и имеют характерный для этого материала блеск и звон.
• Марганец. Добавление этого тяжелого металла способствует получению продукции с зеленым оттенком. Помимо марганца, при помощи никеля, хрома или кольта, можно получить изделия других цветов.

№7. Как прочитать формулу стеклопакета?

Основные свойства стекла

Наиболее важным свойством стекла является его прозрачность. Мы встретим его повсюду там, где лучи света должны проникать через препятствие и где, наоборот, требуется отделить какое-нибудь пространство от его окружения. Через оконное стекло нам желательно иметь возможность видеть внешние предметы, и, с другой стороны, оно должно дать нам защиту от ветра и дождя. Свет лампочек должен освещать не только внутреннее пространство самой лампочки, но, проникая через стекло, он должен освещать и всё помещение. Химик всё время хочет видеть то, что совершается в его колбах и ретортах. Линзы и призмы преломляют и отклоняют лучи света в самых разнообразных направлениях и позволяют человеческому глазу увидеть при помощи микроскопов и телескопов самые малые и самые отдалённые предметы.

Однако в стекле мы ценим не только его прозрачность. Его неактивность по отношению к химическим реактивам и его устойчивость по отношению почти ко всем веществам значительно способствовали его распространению. Мы ожидаем от нашего оконного стекла, что оно не растворится в каплях дождя. Равным образом, стекло винной бутылки не должно вступать в реакцию с мозельвейном. Наконец, стекло вовсе не так чувствительно к механическому воздействию, как это кажется на первый взгляд. Правда, оно плохо сопротивляется внезапно оказанному механическому воздействию, как толчку или удару, однако при медленном действии механических сил стекло выдерживает очень высокие давления и натяжения. Толстые стёкла сравнительно мало поддаются сгибанию, в то время как тонкие стеклянные нити могут проявлять крайнюю эластичность и в настоящее время перерабатываются на ткани.

Небьющегося стекла не существует. То, что приобрело такое название, например плексиглаз, представляет собой органическое синтетическое вещество, вроде целлофана или целлулоида, которые, правда, не разбиваются с образованием осколков, но зато они мало сопротивляются температуре и проявляют незначительную твёрдость, так что струя мелких песчинок с течением времени делает поверхность такого стекла шероховатой и матовой. Для автомобилей можно изготовлять так называемое безопасное стекло, которое, хотя и разбивается, как обыкновенное стекло, но при этом не образует острых осколков и при катастрофе не может поранить водителя. Это — обыкновенное стекло, которое путём особой обработки сделано безосколочным благодаря тому, что к прозрачному целлулоиду прижимаются две тонкие стеклянные пластинки. Этот целлулоидный слой и сдерживает осколки стекла при изломе стеклянных пластинок.

Необычные свойства стекла

Следует упомянуть ещё об одном свойстве стекла, которое возникает только благодаря применяемому в настоящее время методу его изготовления:

Переход от одного агрегатного состояния в другое, например из твёрдого в жидкое, наступает внезапно при какой-нибудь определённой температуре. Для льда точка плавления наступает при 0°. Когда эта температура будет достигнута, то сразу твердая равномерно построенная кристаллическая решётка, по узлам которой были расположены ионы или молекулы, нарушается, и твёрдое вещество переходит в беспорядочное, жидкое агрегатное состояние. Совершенно так же внезапно протекает и противоположный процесс — замерзание. В этом случае мы говорим о точке замерзания или точке кристаллизации, наступающей при 0°С. При этой температуре энергия молекул оказывается в такой сильной степени пониженной, что они находятся в пределах области действия более значительных сил взаимного притяжения и включаются в кристаллическую решетку. И в этом случае изменение жидкого агрегатного состояния в твёрдое происходит без постепенного перехода.

Внезапное изменение агрегатного состояния воды

Иначе обстоит дело со стеклом. Мы можем его нагревать и установим при этом, что оно не перейдёт внезапно в жидкое состояние. Мы даже не в состоянии указать, при какой именно температуре достигается жидкое агрегатное состояние. Чем выше нагревают стекло, тем оно становится мягче, пока, наконец, оно может быть названо жидким, причём и после этого ещё вязкость, тягучесть будет очень заметно понижаться по мере повышения температуры. Если мы в нашем первом примере могли указать определённую, точно установленную точку плавления, то для стекла речь могла бы идти в лучшем случае об «интервале размягчения». Соответственным образом дело обстоит и при охлаждении. Твёрдость стекла при понижении температуры всё более и более повышается и наконец достигает своей величины, известной для обыкновенной температуры.

В твёрдом состоянии стекло не является кристаллическим веществом, но веществом аморфным, т.е. его молекулы находятся в беспорядочном и неорганизованном по отношению друг к другу положении. Стекло при охлаждении в некотором роде как бы «забывает», что оно должно кристаллизоваться. В этом смысле стекло можно рассматривать как бы в качестве переохлаждённой жидкости. Ввиду того что молекулы стекла не расположены неподвижно по узлам кристаллической решётки, они в некоторой небольшой степени отличаются подвижностью. Твёрдое стекло способно поэтому весьма медленно изменять свою форму. Если мы установим вертикально длинную стеклянную палочку и оставим её на долгое время стоять неподвижно, то она постепенно согнётся, ибо молекулы будут пытаться уклониться от действия сил, непрерывно действующих на них в одном и том же направлении.

Стекло также может и кристаллизоваться, однако это будет процессом нежелательным, ибо при этом оно тускнеет. При слишком долгом нагревании стекла до более высокой температуры таким образом, чтобы оно оставалось мягким, ионы его становятся более подвижными, и в их распоряжении оказывается достаточное время, чтобы занять определённые места в кристаллической решётке.

Эти своеобразные явления, впервые изученные при исследовании стекла, приобрели характерное название «стекловидного состояния», которое применяют ко всем веществам, отличающимся аналогичными свойствами.

Путём соответствующего выбора исходных материалов удалось получить множество самых разнообразных сортов стекла, каждое из которых для целей их применения обнаруживает наиболее благоприятные свойства. Оконное стекло будет иметь другие свойства по сравнению, например, с оптическим стеклом, которое должно отличаться особенно хорошей лучепреломляющей способностью. Стекло, применяемое в лабораториях, должно отличаться особой устойчивостью к действию химических реактивов. Ввиду того что исходное сырьё для получения стекла имеется в неограниченном количестве, а производство и обработка стекла уже более не связаны с особыми трудностями, стекло может поступать в продажу по очень недорогой цене и может заменять многие материалы и даже завоёвывать для себя новые области применения.

Армированные стекла

Для усиления стекол может применяться металлическая сетка, которая в процессе отливки листов укладывается в тело силикатной массы. При производстве армированных стекол может применяться 3 вида стальной проволоки:

• хромированная;
• никелированная;
• отожженная.

Сетка бывает крученной или сварной с разной площадью и формой ячеек и располагается параллельно поверхности листов. Она не делает стекло намного прочнее, но вместе с тем не дает ему осыпаться при разбитии и становится дополнительной преградой на пути злоумышленников во внутренние помещения. Армированное стекло бывает прозрачным, матированным и цветным и при этом имеет гладкую или рельефную поверхность.

Виды оконных стекол

Оконное стекло самый востребованный вид материала. Оно пропускает солнечный свет, осуществляет теплоизоляцию зимой и летом, препятствует проникновению шума, эстетически оформляет оконный проем и выполняет еще множество функций. На сегодняшний день существует широкий выбор видов стекла, каждый из которых отвечает определенным требованиям:

• Энергосберегающее. Вид стекла, тонированного в массе или покрытого специальной пленкой, которая обеспечивает проникновение в помещение коротковолнового солнечного излучения, а длинноволновое излучение отопительных приборов из помещения не выпускается. Второе название – селективное стекло. На сегодняшний день разработано несколько типов покрытий. Наиболее перспективными являются – К-стекло (нанесение окислов металлов на поверхность) и i-стекло (вакуумное многослойное напыление серебра – диэлектрика).
• Солнцезащитное. Снижает пропускание солнечного света в помещение. Разделяют на два вида – отражающее и поглощающее. Эффект достигается либо тонировкой стекла в массе при варке, либо нанесением специальной пленки на поверхность.
• Декоративное. Оконное стекло с дополнительными эстетическими характеристиками – узорчатое, цветное и т. д.

Общие сведения о стекле

Изделие из стекла

Оптическое стекло

Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклования T_g (при температурах свыше T_g аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии). Стекло может быть получено путём охлаждения расплавов, так чтобы избежать кристаллизации. Практически любое вещество из расплавленного состояния может быть переведено в стеклообразное состояние. Некоторые расплавы (такие как стеклообразующих веществ) не требуют для этого быстрого охлаждения. Однако некоторые вещества (такие как расплавы металлов) требуют очень быстрого охлаждения, чтобы избежать кристаллизации. Так, для получения металлических стёкол необходимы скорости охлаждения 100000 — 1000000 К/с. Стекло может быть получено также путём аморфизации кристаллических веществ, например бомбардировкой пучком ионов, или при осаждении паров на охлаждаемые подложки. Как правило стекло получают из переохлаждённого расплава. К стеклообразующим относят неорганические вещества, которые при охлаждении расплава не кристаллизуются, а затвердевают, сохраняя аморфное строение. Органическое стекло не содержит компоненты веществ, вызывающих кристаллизацию. Вязкость аморфных веществ — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества. Обычно расплавы стеклообразующих веществ имеют высокую вязкость по сравнению с расплавами нестеклообразующих веществ.

Тонированные стекла

Тонировка позволяет затемнить помещения, обезопасить их от перегрева и в некоторых случаях снизить теплопотери. Этот вид стекол представлен 4 модификациями:

• тонированные в массе;
• с пиролизным покрытием;
• оклеенными полимерными пленками;
• с покрытием из оксидов металлов, нанесенным в вакуумной камере.

От вида тонировки зависят характеристики этих изделий и способ ухода за нами. Самыми устойчивыми к механическим повреждениям считаются тонированные в массе стекла, но они сами быстро нагреваются на солнце и начинают передавать тепло во внутренние помещения. Вследствие этого рекомендуется отдавать предпочтение стеклам с пиролизным или вакуумным покрытием.

Как делают стекло на заводе

Как называется завод на котором делают стекло? Это стекольный завод. Расскажу поэтапно в картинках, как там делают стекло.

1. На завод доставляют необходимые компоненты: кварцевый песок, соду, известь, а также доломит. Эти вещества перед использованием подготавливают следующим способом. Песок очищают от примесей, их не должно быть более 2%, а известь и доломит помещают в дробилку и размалывают в мелкий порошок.
2. Все вещества смешивают, а также туда добавляют разные компоненты для придания стеклу особых свойств. Готовая смесь называется шихта, и именно из неё делают стекло.
3. Затем происходит технологический процесс создания стекла. Определённое количество шихты грузят в бункеры, потом в погрузчик, который помещает эту смесь в печь. Там шихта становится стекломассой. Температура печи составляет более 1500˚C, это значение зависит от вида готового стекла. Отмечу, что такая печь работает несколько лет подряд без остановки. Если её отключить, она начнёт деформироваться, а сам процесс остывания печи длится 6-7 суток.
4. Стекломасса из печи помещается в гомогенизатор, где смесь как следует перемешивается и попадает в студочную камеру. Там стекломасса охлаждается до температуры 1000˚C. Из охладительной камеры смесь кладут во флот-ванну. Этот резервуар содержит жидкое олово температурой 700˚C. Стекломасса плавает во флот-ванне ровным слоем на поверхности, охлаждается и становится очень плоской. Чем меньше масса смеси, тем тоньше стекло на выходе.
5. Стеклянная лента помещается в печь (лер) обжига, которая имеет длину свыше сотни метров. Стекло катится по печи и остывает до температуры 250 градусов по Цельсию.
6. Далее остывшую ленту из стекла необходимо нарезать на листы. Делается это так. Резак двигается с такой же скоростью, что и лента, и он режет её поперёк, а затем возвращается в прежнее положение. В итоге на выходе получаются готовые стеклянные листы. Бракованные листы отправляют на повторную переплавку.
7. Затем необходимо сделать стопки из листов стекла. Для этого на заводе имеется стоплеровочная машина. Листы стекла перемещают при помощи присосок. Как только набирается необходимое количество листов в стопке, её увозят на склады и другие помещения, где из них делают оконные стеклопакеты и другие изделия.

Кто делает стекло?

Стекло – сложный материал: хрупкий по своей природе, подверженный повреждениям, требующий очень деликатного обращения. С более прочными изделиями, изготовленными из закаленного или толстого стекла, работать еще менее удобно. Добавьте к этому тот факт, что стекло раньше было относительно дорогим материалом, и становится легко понять, почему стеклоделы (стеклодувы) всегда считались ремесленниками – художниками высшего ранга.

Мастерская венецианских стеклодувов, 18 век.

Стекло нужно чувствовать. Стеклодел должен быть умелым, смелым, уверенным в себе, своих знаниях и опыте. Стекольщик должен знать или, скорее, инстинктивно чувствовать, где резать или сверлить лист, какое усилие приложить для достижения желаемого эффекта. Большие стекла очень требовательны: они тяжелые, полные внутреннего напряжения. Их трудно обрабатывать, перемещать, манипулировать и собирать.

По сравнению с другими профессиями, набор инструментов стеклодува не слишком обширен. Сухой и масляный нож, компас, линейки и транспортиры, сверла, разрывные клещи, ручки для работы с листами, шлифовальные материалы. Для изготовления художественного стекла используется печь и несколько традиционных инструментов: выдувная трубка, щипцы и другие инструменты для придания формы.

Простота этого оборудования может ввести в заблуждение, если предположить, что искусство плавления и формования стекла столь же несложное.

Античные вазы

Советы

Энергосберегающее стекло визуально сложно отличить от обычного

Перед покупкой важно убедиться, что предлагаемый поставщиком стеклопакет действительно является энергосберегающим

Отличить последний от обычного можно с помощью пламени свечи, зажигалки, спички. Конечно, в магазине или на складе продукции проще всего осуществить проверку зажигалкой. Для этого достаточно высечь пламя и поднести его к стеклопакету. Если один из отражающихся язычков пламени (а их будет несколько, поскольку изделие состоит из нескольких слоев) имеет другой оттенок (ярко выраженный красный цвет), это свидетельствует о наличии отражающего слоя. Так проверка показывает, что стеклопакет является энергосберегающим.

Точно определить вид стеклопакета можно, если проверить его специальным прибором. Он прикладывается внутренней стороной (где не имеется кнопки и индикатора) к изделию. После чего достаточно нажать кнопку прибора. Если стеклопакет энергосберегающий, агрегат издаст характерный звук, а индикатор загорится зеленым.

Энергосберегающие стеклопакеты имеют собственную маркировку. В первую очередь, на такое стекло указывают литеры «К» или «I». Дополнительно конструкция может оснащаться теплосберегающей пленкой, тогда оно маркируется буквой «P». Обозначение «Ar» указывает на присутствие аргона между стеклами.

Стандартная маркировка теплосберегающего пакета может выглядеть так – 4М – 16Аr – 4К. Это означает, что стеклопакет является однокамерным, имеет 2 линзы толщиной 4 мм, расстояние между которыми составляет 16 мм. Внутреннее стекло энергосберегающее «твердое» (К-стекло) толщиной 4 мм. Пространство между стеклами заполнено аргоном.

Устанавливая энергосберегающие конструкции важно помнить, что риск утечки тепла сохраняется при некачественной герметизации и теплоизоляции оконного проема. Нанесенный слой штукатурки не справится с этим

Размеры энергосберегающего стекла не должны превышать 3х3,2 м

Это связано с тем, что при увеличении габаритов стекла узкие дистанционные рамки остаются по-прежнему узкими. В такой конструкции высок риск разгерметизации стеклопакета, а значит, потеря им энергосберегающих функций

Размеры энергосберегающего стекла не должны превышать 3х3,2 м. Это связано с тем, что при увеличении габаритов стекла узкие дистанционные рамки остаются по-прежнему узкими. В такой конструкции высок риск разгерметизации стеклопакета, а значит, потеря им энергосберегающих функций.

Оптимальное расстояние между стеклопакетами составляет 10-15 мм. При увеличении последнего вырастает стоимость изделия, однако его теплоэффективность никак не меняется.

Для жилых помещений в средней полосе России обычно достаточно однокамерного стеклопакета с энергосберегающим напылением. Он заменяет стандартную двухкамерную конструкцию.

Еще больше информации об энергосберегающих стеклопакетах вас ждет в видео ниже.

Замена и чистка оконного стекла

Замена оконного стекла может потребоваться в случаях, когда оно треснуло. Подобную процедуру можно провести самостоятельно или воспользоваться помощью профессионалов.

Процедура замены начинается с удаления старого стекла

Это нужно делать очень осторожно, чтобы не порезаться. Желательно надеть на руки толстые резиновые перчатки. После того как треснутое стекло будет удалено, необходимо определить размеры материала, который будет использоваться для его замены

Чтобы не ошибиться с замерами, можно вырезать шаблон из картона и вставить его в проем. Все щели нужно будет заделать специальной замазкой

После того как треснутое стекло будет удалено, необходимо определить размеры материала, который будет использоваться для его замены. Чтобы не ошибиться с замерами, можно вырезать шаблон из картона и вставить его в проем. Все щели нужно будет заделать специальной замазкой.

Для чистки оконных стекол можно использовать как бытовую химию (распылители), так и подручные средства, которые всегда есть под рукой. Например, оконные стекла можно помыть водой с добавлением поваренной соли. Это придаст поверхности блеск. Кроме того, это поможет защитить стекла от обледенения в зимнее время. Для чистки стекол можно использовать мел или зубной порошок, растворенный в воде.

Стекольное дело сегодня

Промышленная революция XVIII-XIX веков стала важным этапом и в истории стекла. Разрабатывались печи нового типа, изменялись технологии. Появилось множество новых заводов, продукция которых создавалась уже для широких масс, а не для титулованных особ. Стекло стало доступным для всех. В начале прошлого века в России работала масса предприятий, производивших как посуду, так и листовое стекло. Но оставался немалым и объем импорта.

В середине века британскими специалистами был разработан способ растяжки, а также выравнивания стекла – для этого использовалась ванна с расплавленным оловом. Данный вариант получил название «флоат-метод». В настоящий момент, пройдя модернизацию, эта технология продолжает массово использоваться.

Источники

• https://www.wikipro.ru/wiki/istoriya-stekla/
• https://www.vseznaika.org/history/kto-izobryol-steklo-i-gde-eto-proizoshlo/
• https://FB.ru/article/162454/istoriya-stekla-v-istorii-chelovechestva-izobretenie-i-izgotovlenie-stekla
• https://glavsteklotara.ru/nashi-sovetyi/istoriya-stekla.html