為什麼玻璃杯越薄越好？什麼物理原理？

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中學物理熱學知識告訴我們，一般情況下物體在絕大部分情況下都會「熱脹冷縮」。（0℃到4℃的水會發生反常膨脹，銻、鉍、液態鐵等，在某種條件下也會發生「熱縮冷脹」）

相信不少人都曾遇到過這種情況，向玻璃杯中導入滾燙的液體時，玻璃杯突然炸裂了。這種突髮狀況往往讓我們誤以為玻璃杯子太薄了，應該選擇厚的就不會發生這種意外了。

但是，真的是選擇厚的玻璃器皿才安全么？

我們可以先從中學物理的角度解釋一下到底是什麼原因導致玻璃杯炸裂的。

• 物理事實是：當我們把熱水倒進玻璃杯中時，並不是整個杯壁一下子全都接觸到熱水，而是從內到外依次變熱的。當把滾燙的熱水導入玻璃杯中時，玻璃杯的內壁先受熱膨脹，但是由於熱傳遞需要時間，在極短時間內，外壁並沒有感受到熱水的溫度，所以外壁沒有及時發生膨脹，也就是說內外膨脹存在一個時間差，這個時間差就導致了外壁會承擔內壁膨脹所帶來的巨大壓力，（外壁此時相當於一個管道，管道內的物體在向外膨脹）當此壓力達到一定程度時，外壁無法承受此壓力，玻璃杯就發生了爆炸現象。

所以說，玻璃杯遇熱發生炸裂的真正物理原因是「熱脹」不均勻所致！

• 如果我們仔細觀察過炸裂的杯子，就可以發現一個規律，容易炸裂的不單單有杯壁厚的玻璃杯，還有那種帶有一圈較厚底部的玻璃杯。
• 因此，很顯然，為了避免這種情況，我們應該選擇杯底和杯壁都很薄的杯子。因為，玻璃杯越薄，內壁和外壁的熱傳遞時間越短，內外壁的壓力差也就越小，幾乎可以同時膨脹，所以不會因為受熱不均勻而發生炸裂。玻璃杯越厚，傳熱時間越長，內外壁壓力差越大，就會因為受熱不均勻而炸裂！
• 那麼，如果家裡面已經購買了厚的玻璃器皿該怎麼辦呢？扔掉？太可惜啦。在不得不往這種厚杯中倒熱水的時候，我們可以採用一個好方法避免炸裂情況出現。

這種方法就是在倒熱水之前在杯子裡面放上一把金屬茶勺，如果能使用銀質的茶勺是最好不過了。這樣就能盡量避免玻璃杯炸裂發生。

這其實是利用了中學物理中的金屬導熱性能非常好的知識。

• 我們都有這種經驗，把竹筷子和金屬茶勺都放在熱水中時，拿起筷子後並不燙手，但是金屬茶勺卻燙手，也就是說金屬茶勺的導熱性能非常好。其導熱性能遠遠超過玻璃的導熱性能，從而延緩了杯子內外壁溫差過大、受熱不均勻現象。也就是說，滾燙的熱水在把玻璃加熱之前，會先把一部分熱量傳遞給金屬茶勺！從而使得水溫變低，此後即使繼續倒熱水也不會有危險，因為杯子內外壁已經變得溫度一致了。

剛才之所以說銀質茶勺更好，是因為，在所有的金屬當中，銀質物品的導熱性能更好，吸熱速度更快。當然，倒入熱水後，銀質茶勺也最燙手。

說到受熱導致杯子炸裂的問題，我們自然想到了，遇冷肯定也能導致杯子炸裂。尤其是把剛倒入熱水後的杯子再放到冷水中或者冰箱中時，由於內壁膨脹、外壁收縮，產生的巨大壓力差會導致玻璃杯更易炸裂！

• 這下，中學生朋友們應該明白化學玻璃器皿總是用很薄的玻璃製作原因了，化學實驗室中的玻璃管、燒杯即使直接放到酒精燈上面加熱也不會破裂。

實際上，「石英器皿」是最不易遇熱膨脹的，其膨脹係數只有玻璃的十五分之一到二十分之一而已。所以，厚的石英器皿不存在以上厚的玻璃器皿受熱不均情況，它是最理想的餐具。缺點是太貴了。

中學生朋友們，物理有趣且有用，養成善於觀察、勤思好問的習慣吧，為了美好的未來，加油！

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