Kas yra terminis šokas?

Terminis šokas apibūdina būdą, kuriuo kai kurios medžiagos gali sugesti, jei jas veikia staigus temperatūros pokytis. Stiklas ir kai kurios kitos medžiagos yra pažeidžiamos šio proceso, iš dalies dėl to, kad jos nelabai gerai praleidžia šiluminę energiją. Tai lengvai pastebima, kai karštas stiklas yra veikiamas ledinio vandens – stiklas įskilęs, sudužęs ar net sudužęs.

Žala yra reakcija į greitus ir ekstremalius temperatūros svyravimus, tačiau procesas yra šiek tiek sudėtingesnis. Smūgis yra terminio gradiento rezultatas, o tai reiškia, kad temperatūros pokyčiai vyksta netolygiai. Temperatūros pokytis sukelia objekto molekulinės struktūros išsiplėtimą, nes susilpnėja ryšiai, laikantys molekules formuojantis. Dėl šiluminio gradiento šis plėtimasis vyksta netolygiai, o ypač stiklas yra labai pažeidžiamas šio proceso.

Karšto stiklo pavyzdyje tai reiškia, kad dėl greito temperatūros pokyčio kai kurios stiklo dalys greitai tampa daug karštesnės nei kitos. Tai savo ruožtu sukelia netolygų plėtimąsi, o tai kelia įtampą molekulinei struktūrai. Jei įtempimas tampa pakankamai didelis, medžiagos stiprumas įveikiamas ir stiklas dūžta.

Keramika ir stiklas yra pažeidžiami šio proceso, iš dalies dėl to, kad jie nėra geri šilumos energijos laidininkai, taip pat dėl ​​to, kad jie neturi didelio atsparumo tempimui. Nepaisant to, šios medžiagos dažnai naudojamos tais atvejais, kai yra dažnos ekstremalios temperatūros, nes jų lydymosi temperatūra yra labai aukšta. Tada kyla problemų, kaip išvengti šiluminio šoko, išlaikant proceso reikalaujamus kraštutinumus.

Stiklo ir keramikos atsparumą smūgiams galima pagerinti pagerinus medžiagos stiprumą arba sumažinus jos polinkį netolygiam plėtimuisi. Vienas iš sėkmės pavyzdžių šioje srityje yra Pyrex® – stiklo tipo prekės ženklas, kuris vartotojams labiausiai žinomas kaip virtuvės reikmenys, bet kuris taip pat naudojamas laboratoriniams stiklo gaminiams gaminti. Stiklo tipas, tradiciškai naudojamas Pyrex® gamybai, vadinamas borosilikatiniu stiklu, nes jame yra boro, kuris apsaugo nuo smūgio sumažindamas stiklo polinkį plėstis.

Kai reikia išbandyti medžiagų atsparumą ekstremalioms temperatūroms, jos išbandomos terminio šoko kameroje. Kameroje jie veikiami sparčiai besikeičiančiomis ekstremaliomis karštomis ir žemomis temperatūromis, kad būtų galima nustatyti temperatūrą, kuriai esant įveikiamas medžiagos atsparumas tempimui. Šio tipo bandymai naudojami labai įvairiose pramonės šakose, įskaitant žemės, oro ir erdvėlaivių kūrimą, taip pat pramoninę gamybą.