我们都知道,从更高的地方掉下来,玻璃物品摔得更碎。而除了下落过程中产生的动能影响之外,玻璃摔碎还与玻璃的热应力有关。
玻璃是由沙子、纯碱、石灰石加热至1700℃后制作出来的。在制作的过程中,它们必须经过特别的处理——退火,以帮助释放被困在里面的压力。如果玻璃冷却得太快,它们在出厂之前就会开裂。而让温度慢慢下降,就可以释放残余的压力。
一个退火不当的典型案例就是“鲁伯特王子的液滴”(参看《大科技·科学之谜》2015年第3期《怪异的玻璃液滴》),这是17世纪英国的查尔斯二世为了娱乐德国贵族的名字而命名的、形如蝌蚪的玻璃制品。它们的制作过程是,将熔融的玻璃液滴入冰冷的水中,使玻璃液滴的外表面迅速冷却,但内部仍处于液态。慢慢地液滴内部也会冷却,但是由于外表面已经定型,而内部冷却和收缩,液滴的内部就会空出一部分来,那些空着的部分会形成内部真空,这使液滴的外表面产生巨大的热应力。当液滴尾部开裂时,被压抑的能量得到释放,使液滴出现爆裂的壮观景象。