Какие общие свойства у предметов из стекла
С давних пор для осветления и придания жилому помещению уюта делали окна. Атак как стекло было большой редкостью, то вместо него использовались другие материалы. К счастью, в настоящее время стекло не редкость: его используют везде и для разных целей. Причем купить можно не только обыкновенное оконнное стекло, но и цветное для изготовления витражей.
Все твердые тела делят на кристаллические и аморфные. Последние обладают свойством плавиться при достаточно высокой температуре. В отличие от кристаллических тел они имеют структуру лишь с небольшими участками упорядоченно соединенных ионов, причем эти участки соединены между собой так, что образуют асимметрию.
В науке (химия, физика) стеклом принято называть все аморфные тела, которые образуются в результате переохлаждения расплава. Эти тела вследствие постепенного увеличения степени вязкости оказываются наделенными всеми признаками твердых тел. Они также обладают свойством обратного перехода из твердого в жидкое состояние.
Стеклом в обыденной жизни называют прозрачный хрупкий материал. В зависимости от того или иного компонента, входящего в состав исходной стекломассы, в промышленности различают следующие виды стекла: силикатные, боратные, боросиликатные, алюмосиликатные, бороалюмосиликатные, фосфатные и другие.
Как и любое другое физическое тело, стекло обладает рядом свойств.
Физические и механические свойства стекла
Плотность стекол зависит от компонентов, входящих в их состав. Так, стекломасса, в больших количествах включающая оксид свинца, более плотная по сравнению со стеклом, состоящим помимо прочих материалов и из оксидов лития, бериллия или бора. Как правило, средняя плотность стекол (оконное, тарное, сортовое, термостойкое) колеблется от 2,24×10 в кубе — 2,9×10 в кубе кг/м3. Плотность хрусталя несколько больше: от 3,5 х 10 в кубе — 3,7 х 10 в кубе кг/м3.
Прочность. Под прочностью на сжатие в физике и химии принято понимать способность того или иного материала сопротивляться внутренним напряжениям при воздействии извне каких-либо нагрузок. Предел прочности стекла составляет от 500 до 2000 МПа (хрусталя — 700-800 МПа). Сравним эту величину с величиной прочности чугуна и стали: соответственно 600-1200 и 2000 МПа.
При этом степень прочности того или иного вида стекла зависит от химического вещества, входящего в его состав.
Более прочны стекла, включающие в свой состав оксиды кальция или бора. Низкой прочностью отличаются стекла с оксидами свинца и алюминия.
Предел прочности стекла на растяжение составляет всего 35-100 МПа. Степень прочности стекла на растяжение в большей степени зависит от наличия различных дефектов, образующихся на его поверхности. Различные повреждения (трещины, глубокие царапины) значительно снижают величину прочности материала. Для искусственного увеличения показателя прочности поверхность некоторых стеклоизделий покрывают кремнийорганической пленкой.
Хрупкость — механическое свойство тел разрушаться под действием внешних сил. Величина хрупкости стекла в основном зависит не от химического состава образующих его компонентов, а в большей степени от однородности стекломассы (входящие в его состав компоненты должны быть беспримесными, чистыми) и толщины стенок стеклоизделия.
Твердостью обозначают механическое свойство одного материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого. Определить степень твердости того или иного материла можно с помощью специальной таблицы-шкалы, отражающей свойства некоторых минералов, которые расположены по возрастающей, начиная с менее твердого, талька, твердость которого взята за единицу, и заканчивая самым твердым — алмазом с твердостью в 10 условно принятых единиц.
Часто твердость стекла «измеряют» с помощью шлифования, используя так называемый метод определения абразивной твердости. В таком случае ее величина устанавливается в зависимости от скорости отслаивания единицы поверхности стеклоизделия при определенных условиях проведения шлифовки.
Степень твердости того или иного вида стекла в основном зависит от химического состава входящих в него компонентов. Так, использование при создании стекломассы оксида свинца значительно снижает твердость стекла. И, напротив, силикатные стекла достаточно плохо поддаются механической обработке.
Теплоемкостью называют свойство тел принимать и сохранять определенное количество теплоты при каком-либо процессе без изменения состояния.
Теплоемкость стекла прямо зависит от химического состава компонентов, входящих в состав исходной стекломассы. Его удельная теплота при средней температуре равна 0,33-1,05 Дж/(кгхК). Причем чем выше в стекломассе содержание оксидов свинца и бария, тем ниже показатель теплопроводности. Но вот легкие оксиды, такие, например, как оксид лития, способны повысить теплопроводность стекла.
При изготовлении стеклоизделий следует помнить о том, что аморфные тела, обладающие низкой теплоемкостью, остывают значительно медленнее, чем тела с высоким показателем теплоемкости. У таких тел наблюдается также увеличение количества теплоемкости с повышением внешней температуры. Причем в жидком состоянии этот показатель растет несколько быстрее. Это характерно и для стекол различных типов.
Теплопроводность. Таким термином в науке обозначают свойство тел пропускать через себя теплоту от одной поверхности до другой, при условии, что у последних разная температура.
Известно, что стекло плохо проводит тепло (кстати, это свойство широко используется в строительстве зданий). Уровень его теплопроводности в среднем составляет 0,95-0,98 Вт/(м х К). Причем наболее высокий показатель теплопроводности отмечен у кварцевого стекла. С уменьшением доли оксида кремния в общей массе стекла или при замене его на любое другое вещество уровень теплопроводности понижается.
Температура начала размягчения — это такая температура, при которой тело (аморфное) начинает размягчаться и плавиться. Самое твердое —- кварцевое — стекло начинает деформироваться только при температуре 1200-1500 °С. Другие типы стекол размягчаются уже при температуре 550-650 0С. Эти показатели важно учитывать при различных работах со стеклом: в процессе выдувания изделий, при обработке краев этих изделий, а также при термической полировке их поверхностей.
Величина температуры начала плавления того или иного сорта и вида стекла определяется химическим составом компонентов. Так, тугоплавкие оксиды кремния или алюминия повышают температурный уровень начала размягчения, а легкоплавкие (оксиды натрия и калия), напротив, понижают.
Тепловое расширение. Этим термином принято обозначать явление расширения размеров того или иного тела под воздействием высоких температур. Эту величину очень важно учитывать при изготовлении стеклоизделий с различными накладками по поверхности. Материалы для отделок следует подбирать так, чтобы величина их теплового расширения соответствовала тому же показателю стекломассы основного изделия.
Коэффициент теплового расширения стекол прямо зависит от химического состава исходной массы. Чем больше в стекломассе щелочных оксидов, тем выше показатель температурного расширения, и, наоборот, присутствие в стекле оксидов кремния, алюминия и бора снижает эту величину.
Термостойкостью определяется способность стекла не поддаваться коррозии и разрушению в результате резкой смены внешней температуры. Этот коэффициент зависит не только от химического состава массы, но и от размера изделия, а также от величины теплоотдачи на его поверхности.
Оптические свойства стекла
Преломление света — так в науке называют изменение направления светового луча при его прохождении через границу двух прозрачных сред. Величина, показывающая преломлние света стекла, всегда больше единицы.
Отражение света — это возвращение светового луча при его падении на поверхность двух сред, имеющих различные показатели преломления.
Дисперсия света — разложение светового луча в спектр при его преломлении. Величина дисперсии света стекла прямо зависит от химического состава материала. Наличие в стекломассе тяжелых оксидов увеличивает показатель дисперсии. Именно этим свойством и объясняется явление так называемой игры света в хрустальных изделиях.
Поглощением света определяют способность той или иной среды уменьшать интенсивность прохождения светового луча. Показатель поглощения света стекол невысок. Он увеличивается лишь при изготовлении стекла с применением различных красителей, а также особых способов обработки готовых изделий.
Рассеяние света — это отклонение световых лучей в различных направлениях. Показатель рассеяния света зависит от качества поверхности стекла. Так, проходя сквозь шероховатую поверхность, луч частично рассеивается, и потому такое стекло выглядит полупрозрачным. Это свойство, как правило, используют при изготовлении стеклянных абажуров для ламп и плафонов для светильников.
Химические свойства стекла
Среди химических свойств необходимо особо выделить химическую стойкость стекла и изделий из него.
Химической стойкостью в науке называют способность того или иного тела не поддаваться воздействию воды, растворов солей, газов и влаги атмосферы. Показатели химической стойкости зависят от качества стекломассы и воздействующего агента. Так, стекло, не подвергающееся коррозии при действии воды, может деформироваться при воздействии щелочных и солевых растворов.
Источник
Надежда Талалай
Занятие в подготовительной группе «Свойства стекла и металла»
Цель: познакомить детей со свойствами стекла и металла.
Задачи: учить детей находить предметы из стекла и металла, сравнивать их; уточнить представления о том, какие предметы могут быть сделаны из стекла и металла; развивать любознательность; познакомить с профессией людей, работающих со стеклом и металлом.
Материалы и оборудование: предметы из стекла – стеклянная банка, стакан, колбочка, тарелочка, фигурка животного; из металла – ложка, кастрюля, кружка, чайник, скрепки, гайки; два камешка, деревянная палочка.
Ход занятия:
На столе у воспитателя разложены предметы, сделанные из стекла (аквариум, стеклянная банка, стакан, тарелочка, колбочка, фигурка животного, из металла (ложка, кастрюля, кружка, чайник, скрепки, гайки).
Воспитатель: Посмотрите внимательно на эти предметы, что вы можете о них рассказать?
Дети: Они разные: одни железные, другие стеклянные.
Воспитатель: Правильно. Мы сегодня с вами будем работать в научной лаборатории, будем определять свойства предметов, выполненных из стекла и металла. Давайте рассмотрим аквариум. Что вы в нем видите?
Дети: В нем лежит камешек.
Воспитатель: Каким свойством обладают стеклянные предметы?
Дети: Аквариум сделан из стекла, он прозрачный. Всё, что в нем находится видно.
Воспитатель: Правильно. А где ещё люди применяют стекло, чтобы использовать это свойство – прозрачность?
Дети: Моя бабушка носит очки, стекла прозрачные.
– Витрины магазинов сделаны из стекла, можно все рассмотреть.
– В автомобиле стекла тоже прозрачные, водителю хорошо все видно.
Воспитатель: Правильно, ребята. У нас в группе на окнах прозрачные стекла. А если стекла были бы темными?Дети: Мы бы не видели, что происходит на улице. В группе было темно, не было бы света и солнца.
Воспитатель: А теперь я возьму в руки кастрюлю. Что в ней лежит, вы видите?
Дети: Нет.
Воспитатель: В кастрюле тоже лежит камешек (показывает). Почему вы его не видите?
Дети: Кастрюля железная, она не прозрачная.
Воспитатель: Запомните это свойство – предметы, сделанные из металла непрозрачные.
Посмотрите, что произойдет с металлической коробочкой с ней, если она упадет на пол (роняет коробку на пол). Она разбилась?
Дети: Нет
Воспитатель: Приходилось ли вам нечаянно ронять на пол ложку, стакан? Что происходило с ними?
Дети: Стакан стеклянный разобьется, а ложка нет.
Воспитатель: Значит, стекло обладает ещё одним свойством, оно хрупкое (повторяет с детьми). Воспитатель: Металлические предметы прочные, твердые (повторите).
Давайте с вами проведем небольшой эксперимент. Опустим в таз с водой небольшое стеклышко и ложечку, что вы видите?
Дети: Они утонули.
Воспитатель: А теперь я опушу в воду деревянный карандаш. Что произошло?Дети: Он плавает.
Воспитатель: Карандаш плавает, потому что он какой?
Дети: Легкий.
Воспитатель: Правильно, а стеклышко и ложка какие? (тяжелые). Запомните еще одно свойство стекла и металла: они тяжелые (повторяет с детьми).
(Воспитатель предлагает детям постучать палочкой по стакану и по кастрюле). Отличается ли звук от этих предметов?
Дети: Если постучать по металлическим предметам, то услышим звонкий звук, а по стеклянным – тихий, глухой.
Воспитатель: Потрогайте предметы из стекла. Какие они на ощупь? (гладкие). Если ложка сделана из стекла, то она какая? (стеклянная, из металла (металлическая). Какими ложками мы обедаем за столом? Почему? (металлическими, они хорошо моются, не бьются.)
– Кто из вас с родителями был на рыбалке? Уху варили в каком ведерке? Почему? (в металлическом, потому что оно прочное).
Воспитатель предлагает детям налить воду в стеклянную банку и металлическую кастрюлю. Вытекает вода из них или нет? Вывод: стекло, и металлы обладают еще одним свойством – водонепроницаемостью (повторяет с детьми). Для сравнения налить воду в бумажный стаканчик, что вы видите?
– Что произойдет, если в стакан и кастрюлю нальем горячей воды? (дети трогают руками).
Дети: Они нагреются.
Воспитатель: Они обладают теплопроводностью. Металлические предметы можно нагреть до высокой температуры и придать им нужную форму. Это свойство применяют в своей работе кузнецы.
Воспитатель: Может ли человек обойтись без стеклянных и металлических предметов?
Дети: Нет. Они нужны нам каждый день.
Воспитатель: Правильно, ребята. Сейчас мы не представляем нашу жизнь без этих предметов. Все они необходимы нам. Но так было не всегда. Давным-давно люди не знали, что это такое. У них не было таких домов, как у нас с вами, не было посуды. Однажды человек увидел таинственную гору, которая извергала огонь и раскаленную лаву. Эта гора называется вулкан. Лава извергалась и разбрасывала далеко раскаленные камни. Человек заметил, что камни остывали и становились очень твердыми. Из этих камней он постепенно научился делать прочные ножи, топоры. С этими орудиями труда древний человек научился ходить на охоту и добывать зверя. Этот материал был назван металлом.
(Воспитатель показывает современную доменную печь, кузнеца). С металлом в настоящее время работают кузнецы, сварщики, токари, металлурги.
Стекло люди научились добывать очень давно. К песку добавляли специальные добавки, расплавляли их, и получалась прозрачная масса. Из нее затем вытягивали листы. Эти прозрачные листы мы видим и сейчас в оконных рамах. Кто вставляет стекла в рамы?
Дети: Стекольщики (рассматривают иллюстрации). у меня папа вставляет окна.
Воспитатель: Ещё одна профессия связана со стеклом, это стеклодувы. Из раскаленного стекла, они выдувают различные изделия: игрушки, фигурки животных, вазы. У нас в группе имеются такие игрушки, посмотрите на них (показывает).
Со свойствами каких предметов мы познакомились сегодня? Давайте назовем их.
Источник
Гагарина Татьяна
Конспект НОД «Стекло и его свойства»
Тема: Стекло и его свойства
(образовательная область-познание)
•Цели: Познакомить детей со свойствами стекла
• Расширить представление детей о стекле, его свойствах и качествах
• Учить исследовать новый материал или предмет-погладить, надавить, посмотреть через него.
• Учить видеть особенности стекла и связывать их с использованием материала.
• Учить видеть изменчивость постоянных признаков (степень прозрачности, цвет, форма)
• Показать хрупкость стекла, опасный материал, требующий аккуратного обращения
• Учить следовать указаниям воспитателя, внимательно слушать ответы друг друга, отвечать на поставленные вопросы.
Материалы: различные стеклянные предметы: игрушка медвежонок Винни-Пух, стаканы, банка, большой салатник, яблоко, мелкие стеклянные игрушки.
Перед занятием необходимо провести беседу по технике безопасности на тему «Как обращаться со стеклянными предметами.»
.
Ход занятия.
Воспитатель: Доброе утро, дети! Я хочу рассказать вам историю, которая произошла со мной вчера вечером. По дороге домой, я встретила Винни-Пуха, он был очень расстроен. Я спросила, что с ним произошло. Мишка ответил, что недавно он был приглашен на День Рождения к Пятачку.
Скажите, на День Рождения ходят без подарка?
Дети: Нет. Нужен подарок имениннику!
Воспитатель: Вот и Винни взял подарок-маленькую баночку меда!
Он шел по лесной тропинке, запнулся за камешек, баночка с медом выпала из лапок и разбилась!
Дети, как вы думаете, почему разбилась баночка с медом?
Дети: Она была сделана из стекла!
Воспитатель: Правильно! Вот мы сегодня и узнаем с вами, что за материал-стекло!
Воспитатель: Сейчас мы с вами проведем эксперимент! Отправим нашу няню в спальню и попробуем угадать, что она там делала?
Дети называют предполагаемые действия. Воспитатель зовет няню и просит сказать, что она делала в спальне.
Оказывается, никто из детей не угадал!
Воспитатель: Почему вы все ошиблись?
Дети: Через стенку не видно!
Воспитатель: Теперь посмотрите в окно, что вы там видите, что происходит на улице?
Ответы детей: дома, небо,снег, деревья.
Воспитатель: А как вы узнали об этом?
Дети: Все видно через стекло!
Воспитатель: А почему через стекло все видно?
Дети: Стекло прозрачное.
Воспитатель: Дети, у вас на столах разные предметы из стекла. Возьмите их аккуратно в руки и посмотрите друг на друга. Что вы видите!
Ответы детей.
Воспитатель: Если через стекло видно, значит оно прозрачное!
Как можно сказать о вашем предмете из стекла?
Если дети затрудняются,можно подсказать: «Стеклянная банка, стеклянный стакан, стеклянная миска и т. д; Прозрачная банка, прозрачный стакан…
Выслушав и оценив ответы детей,воспитатель предлагает: Погладьте предметы из стекла, какие они?
Дети: Гладкие.
Воспитатель:А как вы узнали?
Дети: Погладили рукой!
Воспитатель: А теперь тихонечко надавите на предметы. Какие они?
Дети: Твердые.
Воспитатель: Да, стекло-материал твердый, но если по стеклянному предмету сильно ударить чем-то тяжелым или его уронить, как вы думаете, что случится?
Дети: Разобьется!
Воспитатель: Стеклянный предмет разобьется, то есть сломается на множество частей. Об эти осколки можно сильно пораниться, поэтому со стеклянными предметами нужно быть очень осторожным.
Воспитатель: У вас на столах стоят стеклянные предметы, они какие?
Дети: Прозрачные.
Воспитатель: А я вам сейчас покажу стеклянные предметы, они не прозрачные. А какие?
(воспитатель показывает предметы из цветного стекла: яблоко, разноцветные игрушки дает возможность детям их рассмотреть, потрогать)
Дети называют предметы и говорят, что они разноцветные.
Воспитатель: Когда стекло очень сильно нагревают, оно становится жидким и в него добавляют краски. Так получают цветное стекло. Из него делают красивые предметы, игрушки, посуду.
Скажите, можно играть такими игрушками?
Дети: Можно, но осторожно. Они могут разбиться.
Воспитатель обобщает: Стекло может быть разного цвета, но через него можно видеть. Стекло гладкое, твердое, оно бьется. А сейчас посмотрите вокруг и скажите, какие предметы в нашей группе сделаны из стекла?
Дети перечисляют: окна, лампочки вазочки, стаканы и даже очки у воспитателя.
Воспитатель: Они какие?
Дети: Стеклянные, прозрачные, твердые.
Воспитатель: Правильно, дети. Вы у меня просто молодцы! Теперь вы много знаете про стекло и можете о нем рассказать маме и папе. Но помните, что со стеклянными предметами нужно обращаться осень осторожно. Можно пораниться, может произойти несчастный случай.
Воспитатель: А теперь я дам задание на дом. Найдите дома предметы из стекла, назовите их и запомните. Если не знаете, как предмет называется, спросите маму или папу. А когда придете в детский сад, мне расскажете, какие предметы из стекла есть в вашем доме!
Конспект занятия подготовила:
Гагарина Татьяна Павловна, воспитатель 2 средней группы детского сада №9
Московского р-на г. Санкт-Петербурга
2015-16 учебный год.
Источник