At what temperature does glass break?
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Let's explore the science behind glass. How can heat cause glass to fracture and what kinds of temperatures does it take?
आधुनिक काँच के उत्पाद मज़बूत और तनाव सहने योग्य होते हैं। कोई भी कुशल काँच प्रसंस्करणकर्ता आपको ऐसा काँच देगा जो टूटने या बिखरने से पहले अच्छी-खासी मार झेल सकता है।
लेकिन कोई भी काँच अटूट नहीं होता, और काँच कई कारणों से टूटता है। कभी-कभी ऐसा निर्माण संबंधी दोषों के कारण होता है। कुछ मामलों में, काँच अपने आप भी टूट सकता है। हालाँकि, ज़्यादातर मामलों में, इसे टूटने के लिए दबाव की ज़रूरत होती है।
ऐसा ही एक तनाव है ऊष्मा। इसे "थर्मल फ्रैक्चर" के नाम से जाना जाता है, जब काँच ऊष्मा के कारण टूट जाता है। लेकिन काँच की एक शीट को तोड़ने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है?
खैर, अगर आप सटीक तापमान जानना चाहते हैं, तो आपकी किस्मत अच्छी नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सिर्फ़ गर्मी से काँच नहीं टूटता। दरअसल, तापीय विखंडन तब होता है जब तापमान काँच के अंदर मौजूद किसी चीज़ से टकराता है।
You're probably familiar with the phenomenon of pouring boiling water into a cold glass. The sudden change in temperature causes the glass to shatter. It's these
changes in temperature, rather than the temperature itself, that do the damage.
थर्मल शॉक क्या है?
"थर्मल शॉक" वाक्यांश यह बताता है कि जब तापमान में तीव्र परिवर्तन होता है तो कांच पर क्या प्रभाव पड़ता है।
काँच की बाहरी परत भीतरी परत की तुलना में तेज़ी से फैलती या सिकुड़ती है। इससे तनाव पैदा होता है – और अगर यह तनाव काँच की मज़बूती से ज़्यादा हो जाए, तो इससे कांच टूट सकता है।
Like we say, there's no precise figure. However, one
source estimates the rapid change required to be in the region of 60°F (about 15°C).
तापमान में अंतर से कांच कैसे टूट सकता है?
तापीय आघात तेज़ होता है। लेकिन तापमान में बदलाव बिना तेज़ी के भी काँच को तोड़ सकता है। ऐसा तब हो सकता है जब काँच के अलग-अलग हिस्सों का तापमान अलग-अलग हो।
एक खिड़की के शीशे का उदाहरण लीजिए। अगर एक तरफ सीधी धूप पड़े और दूसरी तरफ ठंडी रहे, तो तनाव पैदा हो सकता है। समय के साथ, यह तनाव टूटने का कारण बन सकता है।
थर्मल फ्रैक्चर के विभिन्न प्रकार क्या हैं?
तापीय फ्रैक्चर के दो मुख्य प्रकार हैं: निम्न-ऊर्जा फ्रैक्चर और उच्च-ऊर्जा फ्रैक्चर।
कम ऊर्जा वाले फ्रैक्चर अब तक के सबसे आम प्रकार के तापीय फ्रैक्चर हैं। ये तब होते हैं जब कांच का किनारा क्षतिग्रस्त हो जाता है। इस क्षति से कांच कमजोर हो जाता है और इसका मतलब है कि कांच के टूटने से पहले कम तापीय तनाव की आवश्यकता होती है।
उच्च-ऊर्जा तापीय विखंडन बहुत दुर्लभ होते हैं, क्योंकि इनके लिए उच्च स्तर के तापीय तनाव की आवश्यकता होती है। इसमें या तो काँच को उच्च स्तर की ऊष्मा के संपर्क में लाना पड़ता है या फिर उसे एक परिवेशी तापमान से दूसरे परिवेशी तापमान में तेज़ी से स्थानांतरित करना पड़ता है।
विभिन्न प्रकार के कांच गर्मी के कारण कैसे टूटते हैं?
विभिन्न प्रकार के काँच अलग-अलग तरीके से बनाए जाते हैं और उनकी मज़बूती का स्तर भी अलग-अलग होता है। उदाहरण के लिए, पतला काँच 150°C (302°F) या उससे ज़्यादा तापमान पर फटने और टूटने की संभावना रखता है।
हालाँकि, मज़बूत काँच को एक विशेष ऊष्मा उपचार से बनाया जाता है जो इसे उच्च तापमान और अन्य प्रकार के तनावों को सहन करने में सक्षम बनाता है। यही कारण है कि इसे सुरक्षा काँच के रूप में वर्गीकृत किया जाता है और उन जगहों पर इस्तेमाल किया जाता है जहाँ अतिरिक्त मज़बूती की आवश्यकता होती है।
आमतौर पर, जिस तापमान पर मज़बूत काँच टूटता है वह लगभग 240°C (464°F) होता है। जैसा कि हम कहते हैं, यह अन्य कारकों पर निर्भर करता है, जैसे कि काँच के भीतर का तनाव, काँच के साथ व्यवहार करने का तरीका और यहाँ तक कि निर्माण प्रक्रिया के पहलू भी।
यद्यपि कठोर कांच तापीय दबाव के कारण टूट सकता है, तथापि इसे साधारण कांच की तुलना में तीन या चार गुना अधिक ताप की आवश्यकता होती है।
थर्मल फ्रैक्चरिंग के लिए अन्य कौन से कारक जिम्मेदार हो सकते हैं?
थर्मल फ्रैक्चर आमतौर पर तापमान में बदलाव के कारण होते हैं। लेकिन अन्य कारक भी थर्मल फ्रैक्चर में योगदान दे सकते हैं।
इनमें से पहला दोष है कांच के अंदर की खामियाँ। दरारें और अशुद्धियाँ, तापमान में अचानक बदलाव होने पर कांच को थर्मल फ्रैक्चरिंग के प्रति अधिक संवेदनशील बना सकती हैं।
एक अन्य कारक सूर्य के प्रकाश का अवशोषण है। सभी सामग्रियों की तरह, काँच भी सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है। इससे काँच का – या उसके किसी हिस्से का – समग्र तापमान बदल सकता है और टूट-फूट हो सकती है।
इसके विपरीत, छाया के संपर्क में आने से काँच के कुछ हिस्से दूसरे हिस्सों की तुलना में ज़्यादा ठंडे हो सकते हैं। काँच के विभिन्न हिस्सों में तापमान की यह असंगति, कुछ परिस्थितियों में, उसके टूटने का कारण बन सकती है।
किनारे की मज़बूती भी एक भूमिका निभा सकती है। अगर किनारे की तन्य शक्ति एक महत्वपूर्ण बिंदु से आगे निकल जाती है, तो कुछ तापीय परिस्थितियों में टूट-फूट हो सकती है।
कांच कहाँ लगा है, इसका भी असर पड़ सकता है। अगर कांच किसी हीटिंग या कूलिंग वेंट के पास लगा है, तो इससे तापीय परिस्थितियाँ इस तरह बदल सकती हैं कि कांच टूट सकता है।
अंत में, इस्तेमाल किए गए फ्रेम का प्रकार और यहाँ तक कि फ्रेम का रंग भी मायने रखता है। एक फ्रेम कम या ज़्यादा चालक हो सकता है, जिससे कांच का तापमान बदल सकता है। वहीं, गहरे रंग के फ्रेम हल्के रंगों की तुलना में ज़्यादा ऊष्मा अवशोषित करते हैं, जिससे तापमान बढ़ जाता है।
गर्म पानी से कांच क्यों टूट जाता है?
हमने बताया है कि सिर्फ़ तापमान से शीशे का शीशा नहीं टूट सकता। आमतौर पर टूटने का कारण तापमान में बदलाव होता है। यह अचानक बदलाव या शीशे के अलग-अलग हिस्सों में अलग-अलग तापमान के कारण हो सकता है।
गर्म पानी के लिए भी यही बात लागू होती है। तापमान में बदलाव आंतरिक तनाव पैदा कर सकता है - और अगर यह बहुत तेज़ी से हो, तो यह आंतरिक तनाव कांच को तोड़ सकता है।
थर्मल फ्रैक्चर को कैसे रोका जा सकता है?
थर्मल फ्रैक्चर की संभावना को पूरी तरह से नकारा नहीं जा सकता। हालाँकि, निर्माण प्रक्रिया के दौरान इसे काफी हद तक कम किया जा सकता है।
कम ऊर्जा वाले तापीय फ्रैक्चर की संभावना को आमतौर पर किनारों को पॉलिश करके कम किया जाता है। निर्माता तैयार उत्पाद का निरीक्षण भी करते हैं ताकि यह पता लगाया जा सके कि कहीं कोई खामी तो नहीं है जो कुछ परिस्थितियों में फ्रैक्चर का कारण बन सकती है।
High-energy thermal fractures are also mitigated during the manufacturing process. Some types of glass – including our specialities,
toughened glass and
laminated glass – are heat-strengthened. This helps them maintain structural stability even when experiencing changes in temperature.
ToughGlaze is a UK-based
commercial glass supplier founded in 1993. For more industry insights and tips,
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