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玻璃表面张力的物理含义及应用
 发布时间:2013年03月01日 浏览:7698
玻璃的表面张力系指玻璃与另一相接触时,相界面(一般指空气)在恒温、恒容下增加一个单位表面积时所做的功。其表示符号位σ,国家单位是N/mJ/m2,公称单位分别为dyn/cmerg/cm21N/m=103dyn/cm。表面的原子较内部的原子能量高,原子从内部转移到表面就需要一定的能量。硅酸盐玻璃的表面张力一般为(220~380)×10-3N/m,比水的表面张力大3~4倍,也比熔融的盐类大,而与熔融金属数值相近。下表示几种典型玻璃相对于空气的表面张力情况。

玻璃类型

表面张力/(×10-3N/m

125℃时

在黏度104~105dPa·s

钠钙硅玻璃

300~320

336

铅硅玻璃[wPbO15%~20%]

245~250

252

铅硅玻璃[wPbO50%]

215~220

224

钠硼硅玻璃

——

340~350

铝硅玻璃

——

350~355

玻璃表面张力在玻璃制品的生产过程中有着极其重要的意义,特别是在玻璃澄清、均化、成形、玻璃液与耐火材料相互作用等过程中起着十分重要的作用。表面张力在一定程度上决定了气泡的成长和溶解以及玻璃液中排除气泡的速度。

玻璃液中条纹及节瘤扩散和溶解速度决定于主体玻璃和条纹玻璃表面张力的相对大小。如果条纹表面张力较小,则条纹力求展开成薄膜状,并包围在玻璃体周围,这样条纹便很快溶解而消失;相反如果条纹(节瘤)力求成为球形,不利于溶解,因而较难消除。玻璃表面张力在成形过程中也起重要作用。人工挑料或吹小泡以及滴料供料时,都要借助于表面张力,使之达到一定形状。拉制玻璃管或玻璃棒时,由于表面张力的作用,玻璃本身即可向圆柱形发展。

玻璃制品烘口时,表面张力可使玻璃尖锐部位成为圆边,玻璃的火抛光也是借助于表面张力使玻璃表面更加平滑。

浮法平板玻璃的生产原理也基于玻璃表面张力作用,从而获得了超越磨光玻璃表面质量的优质玻璃。

池窑中的气氛性质对玻璃熔体的表面张力有重要影响,一般来说还还原气氛下玻璃表面张力较氧化气氛下约增大20%。由于表面张力的增大,使玻璃熔体表面趋于收缩,这样促使新鲜玻璃液覆盖玻璃表面。这一作用对在还原气氛下熔制棕色玻璃有着重大的意义,由于表面玻璃持续不断地更新,从而保证了玻璃色泽的均匀一致。

表面张力有时也会对某些玻璃制品的生产带来不利的影响。例如,生产薄玻璃或超薄玻璃时,就必须克服玻璃表面张力的作用。平板玻璃生产时,特别是薄玻璃拉制时要用拉边机克服由于表面张力所引起的收缩力。


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