6.4 从茶杯说到水位计

不知你有没有遇到过向玻璃杯倒入滚烫的热水时，玻璃杯突然发生炸裂的情况。这样的意外事故让我们措手不及，很有可能因此被爆炸的玻璃划伤。玻璃杯为什么炸裂呢？

玻璃杯在接触到热水时，并不是一下子整个杯壁都开始升温，而是由内而外地依次变热。当滚烫的热水倒入玻璃杯中时，玻璃杯的内壁因为受热膨胀，而外壁还没有感受到水的温度，没有及时产生膨胀现象，因而承担了来自内壁的巨大压力。当这个压力达到一定程度时，玻璃杯就发生了炸裂现象。据此看来，玻璃杯发生炸裂现象的罪魁祸首是玻璃的受热不均匀，膨胀不同步。

所以在选购玻璃杯时，我们要选择那些杯壁和杯底都很薄的。因为厚玻璃杯要比薄玻璃杯更容易炸。原因很简单，薄壁受热比较快，玻璃内壁和外壁很容易达到温度平衡，同时膨胀，不会因为受热不均和膨胀不均而发生炸裂。而厚的玻璃杯因为玻璃厚，对于热的传递比较缓慢，所以更容易发生意外。

而且在选择薄玻璃器皿时一定要记得杯底也应该薄，因为在注入热水时，最先受热的就是杯底，杯底厚的话，无论杯子的侧壁多薄，杯子还是会炸裂。只要你观察过炸裂的杯子总结一下经验，你就会发现，容易炸裂的不仅有厚的玻璃杯，还有那种带着一圈较厚底脚的玻璃杯或者瓷碗。

玻璃杯的炸裂不仅仅发生在倒入热水时，当原本温度很高的杯子快速降温时也会发生炸裂现象。产生这种现象的原因不再是因为玻璃受热膨胀不均，而是因为玻璃遇冷收缩不均产生的。外层玻璃因为快速冷却而发生收缩给还没有冷却收缩的内壁施以巨大的压力，导致杯子破裂。所以不要把装着热果酱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，你也想更换，也不用担心炸裂，自有妙招教你。就是在倒热水之前在杯子里放上一把茶匙，最好是银制的茶匙。茶匙能够有效地传导热并缓解受热不均的现象。我们都知道滚烫的热水能够使杯子炸裂，温水虽然温度也很高，但是却不会发生炸裂现象。那是因为温水不会造成受热上的明显差距，在杯子里放上茶匙之后，滚烫的热水在把玻璃加热之前，会先传导一部分热量给金属茶匙，从而接触到不良导体的玻璃的水的温度就变低了，热水变成温水也就不会损坏杯子。这时候继续倒热水也不会有危险，因为杯子已经变热了。

而跟我们生活中常见的金属相比，银质物品的导热性更好，吸收热量的速度也更快，所以才说银质茶匙更有效。如果你无法判断茶匙的质地，就把它放在茶杯里看是否烫手，其他金属制成的茶匙是不会烫手的。

因为玻璃器皿存在着受热或者遇冷不均的问题，所以学习化学的人使用的器皿常常是由很薄的玻璃制成的。就算把化学实验使用的器皿直接放在酒精灯上加热也不用担心其破裂。如果资金充足，其实最理想的器皿应该是由石英制成的。石英是一种很少遇热发生膨胀的材质，它的膨胀系数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，无论你如何加热都不会破裂。甚至你将烧得已经微微发红的石英器皿直接丢入冰水里也不用担心，因为石英还具备良好的导热性。

当然，硬器皿的价格也更昂贵些。为了避免玻璃管破裂，在日常应用中我们还是比较青睐价格低廉的玻璃。蒸汽锅炉中用来观察水面高度的水位计通常是由玻璃制成的，不过水位计的制作吸取了玻璃受热炸裂的教训，用不同品种的玻璃制作的双层水位计能够有效地预防玻璃内壁受到炽热的蒸汽和沸水而炸裂。