6.4 從茶杯說到水位計

不知你有沒有遇到過向玻璃杯倒入滾燙的熱水時，玻璃杯突然發生炸裂的情況。這樣的意外事故讓我們措手不及，很有可能因此被爆炸的玻璃劃傷。玻璃杯為什么炸裂呢？

玻璃杯在接觸到熱水時，并不是一下子整個杯壁都開始升溫，而是由內而外地依次變熱。當滾燙的熱水倒入玻璃杯中時，玻璃杯的內壁因為受熱膨脹，而外壁還沒有感受到水的溫度，沒有及時產生膨脹現象，因而承擔了來自內壁的巨大壓力。當這個壓力達到一定程度時，玻璃杯就發生了炸裂現象。據此看來，玻璃杯發生炸裂現象的罪魁禍首是玻璃的受熱不均勻，膨脹不同步。

所以在選購玻璃杯時，我們要選擇那些杯壁和杯底都很薄的。因為厚玻璃杯要比薄玻璃杯更容易炸。原因很簡單，薄壁受熱比較快，玻璃內壁和外壁很容易達到溫度平衡，同時膨脹，不會因為受熱不均和膨脹不均而發生炸裂。而厚的玻璃杯因為玻璃厚，對于熱的傳遞比較緩慢，所以更容易發生意外。

而且在選擇薄玻璃器皿時一定要記得杯底也應該薄，因為在注入熱水時，最先受熱的就是杯底，杯底厚的話，無論杯子的側壁多薄，杯子還是會炸裂。只要你觀察過炸裂的杯子總結一下經驗，你就會發現，容易炸裂的不僅有厚的玻璃杯，還有那種帶著一圈較厚底腳的玻璃杯或者瓷碗。

玻璃杯的炸裂不僅僅發生在倒入熱水時，當原本溫度很高的杯子快速降溫時也會發生炸裂現象。產生這種現象的原因不再是因為玻璃受熱膨脹不均，而是因為玻璃遇冷收縮不均產生的。外層玻璃因為快速冷卻而發生收縮給還沒有冷卻收縮的內壁施以巨大的壓力，導致杯子破裂。所以不要把裝著熱果醬的玻璃罐直接放到冰箱里或者冷水里。

如果你的漂亮玻璃杯很厚，你也想更換，也不用擔心炸裂，自有妙招教你。就是在倒熱水之前在杯子里放上一把茶匙，最好是銀制的茶匙。茶匙能夠有效地傳導熱并緩解受熱不均的現象。我們都知道滾燙的熱水能夠使杯子炸裂，溫水雖然溫度也很高，但是卻不會發生炸裂現象。那是因為溫水不會造成受熱上的明顯差距，在杯子里放上茶匙之后，滾燙的熱水在把玻璃加熱之前，會先傳導一部分熱量給金屬茶匙，從而接觸到不良導體的玻璃的水的溫度就變低了，熱水變成溫水也就不會損壞杯子。這時候繼續倒熱水也不會有危險，因為杯子已經變熱了。

而跟我們生活中常見的金屬相比，銀質物品的導熱性更好，吸收熱量的速度也更快，所以才說銀質茶匙更有效。如果你無法判斷茶匙的質地，就把它放在茶杯里看是否燙手，其他金屬制成的茶匙是不會燙手的。

因為玻璃器皿存在著受熱或者遇冷不均的問題，所以學習化學的人使用的器皿常常是由很薄的玻璃制成的。就算把化學實驗使用的器皿直接放在酒精燈上加熱也不用擔心其破裂。如果資金充足，其實最理想的器皿應該是由石英制成的。石英是一種很少遇熱發生膨脹的材質，它的膨脹系數是玻璃的十五分之一到二十分之一，所以石英制成的厚器皿，無論你如何加熱都不會破裂。甚至你將燒得已經微微發紅的石英器皿直接丟入冰水里也不用擔心，因為石英還具備良好的導熱性。

當然，硬器皿的價格也更昂貴些。為了避免玻璃管破裂，在日常應用中我們還是比較青睞價格低廉的玻璃。蒸汽鍋爐中用來觀察水面高度的水位計通常是由玻璃制成的，不過水位計的制作吸取了玻璃受熱炸裂的教訓，用不同品種的玻璃制作的雙層水位計能夠有效地預防玻璃內壁受到熾熱的蒸汽和沸水而炸裂。