Şarap bardaklarının çarpma anında neden parçalara ayrıldığını hiç merak ettiniz mi? Yoksa bir anlık korku mu vardı?bardakbinanın duvarları kırılıp yıkılır mıydı? Camın yapısı oldukça karmaşıktır. Sert ve güçlüdür ama aynı zamanda kırılgandır. Bu kadar yaygın bir olaya rağmen kırık camın ardındaki bilim de karmaşıktır.
Cam neden kırılır?
Aslında camın bu kadar kolay kırılmasının nedeni moleküler yapısından kaynaklanmaktadır.Cam silikadan yapılmıştır. Silika katı, rastgele bir moleküler ağ oluşturur. Çoğu katının aksine, camdaki silikon ve oksijen atomları rastgele açılarla düzensiz bir şekilde bağlanır.
Bu düzensiz düzenleme cama şeffaflık kazandırır ve ısıtıldığında farklı şekillerde şekillendirilmesi kolaydır. Ancak bu aynı zamanda hiçbir zayıf noktanın olmadığı anlamına da gelir. Sonuç olarak dışarıdan basınç uygulandığında cam pürüzlü ve kontrolsüz bir şekilde kırılacaktır. Herhangi bir küçük yüzey kusuru veya çizik de stres yoğunlaşmasına neden olabilir. Bir çatlak tetiklendiğinde hızla malzemeye yayılır.
Çatlaklar yayılmaya başladığında durdurulması zordur. Silikon ve oksijen atomları arasındaki bağ güçlü olmasına rağmen. Ancak çatlağın yönünü değiştirmesi veya kusurun kenarında durması zordur. Siliko-oksijen bağlarının düzensiz geometrisi nedeniyle rastgele ağdan geçmeye devam edecekler.Bardakdüzenli bir yapıya sahip olmadığı için ne zaman kırılacağını tahmin etmek zordur.
Camın darbe direncini arttırmanın tek yolu daha düzenli bir moleküler düzenleme sağlamaktır. Tıpkı güvenliğin gibitemperli camyüksektir, bunun nedeni moleküler düzeninin düzenli olmasıdır. Hızla ısıtılıp ardından hızla soğutularak camın içinde basınç gerilimi yaratılabilir. Bu gerilimler çatlağın yayılmasını önlemeye yardımcı olur. Böylece temperli cam daha yüksek bir yüke dayanabilir. Ancak bu kırılmayacağı anlamına gelmez. Sadece daha güvenli bir biçimde kırılıyor. Yani sıradan camın keskin parçaları yerine küçük parçacıklara bölünür.
Isı neden camı kırar?
Dış kuvvetlerden etkilenmediği sürece cam kırılır. Ayrıca termal strese maruz kaldığında kırılır. Yüksek sıcaklıktaki ortamlarda sıcaklık dengesizliği camın dengesiz bir şekilde genleşmesine neden olur ve bu da yapısına baskı uygular. Camın bir alanı ısındığında genleşme meydana gelir. Ancak daha soğuk bölgeler aynı oranda genişlemez.
Yani camın bir kısmının hızla genişlediğini, diğer kısmının ise yavaş yavaş genişlediğini hayal edebilirsiniz. Bu durumda camın içinde stres oluşacaktır. Yani camı çekerek deforme olmasına neden olur. Bu stresler çok şiddetli hale gelirse,bardakkırılacak. Aslında cam sadece kendi stresini azaltmak için kırılır. Ancak bizce cam çok kırılgandır.
Termal stres seviyeleri ayrıca üç faktöre bağlıdır
Sıcaklık farkı
Camın sıcak kısmı ile soğuk kısmı arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa, gerilim de o kadar büyük olur.
Sıcaklık değişim hızı
Genel olarak konuşursak, sıcaklık hızla arttığında veya soğuduğunda camın genleşme veya büzülme hızı daha hızlı olur. Bu da stresi artırıyor.
Camın kalınlığı ve şekli
Daha ince, daha düzensiz camların kırılma olasılığı daha yüksektir. Çünkü sıcaklık dalgalanmalarına dayanamaz.
Termal stresi en aza indirmek için camı aşırı veya hızlı sıcaklık değişikliklerine maruz bırakmaktan kaçının. Örneğin soğuk camın üzerine kaynar su dökmeyin ve camı dondurucu sıcaklıklara maruz bırakmayın. Bu hızlı sıcaklık değişimi,bardakkırılma ihtimali daha yüksektir. Camı termal stresten korumak, cam kırılmasını önlemenin anahtarıdır. Bu nedenle hayatımızda camın sıcaklık ortamına dikkat etmeliyiz.
