Dlaczego Rozgrzana Szklanka Pęka Gdy Nalejemy Do Niej Zimnej Wody

Wyobraź sobie szklankę stojącą na stole. Jest spokojna, wygląda na solidną i nic się z nią nie dzieje. Ale w rzeczywistości, na poziomie mikroskopijnym, jej cząsteczki cały czas drgają i poruszają się. Im cieplej, tym szybciej te cząsteczki wariują, jakby tańczyły na imprezie techno. Im zimniej, tym ich ruchy stają się wolniejsze, bardziej stonowane, jakby relaksowały się w spa.

Kiedy szklanka jest rozgrzana, powiedzmy, że trzymasz ją chwilę w ciepłym piekarniku albo nalałeś do niej gorącej herbaty, te cząsteczki są roztańczone na całego. Zajmują wtedy trochę więcej miejsca. To tak, jakby każdy z tych małych tancerzy potrzebował więcej przestrzeni, żeby swobodnie wykonywać swoje ruchy. Szklanka robi się delikatnie większa – choć gołym okiem tego nie zobaczysz. Mówimy, że się rozszerza.

Teraz wyobraź sobie, że do tej rozgrzanej, roztęczonej szklanki wlewasz lodowatą wodę. Co się dzieje? Chaos!

Zewnętrzna powierzchnia szklanki, ta która ma bezpośredni kontakt z zimną wodą, nagle doznaje szoku termicznego. Jej cząsteczki, które jeszcze przed chwilą szalały na parkiecie, nagle dostają zimny prysznic i zaczynają zwalniać. Przechodzą w tryb relaksu, przestają tak intensywnie tańczyć i zajmują mniej miejsca. Ta część szklanki zaczyna się kurczyć.

Ale uwaga! Wnętrze szklanki, ta część, która nie ma bezpośredniego kontaktu z wodą (przynajmniej na początku), wciąż jest rozgrzana. Jej cząsteczki dalej w najlepsze się bawią i nie zamierzają zwalniać tempa. Więc mamy konflikt: zewnętrzna warstwa chce się skurczyć, a wewnętrzna wciąż chce być rozszerzona.

Wyobraź sobie, że próbujesz zwinąć ogromny koc, ale w połowie jego długości ktoś go mocno trzyma i nie pozwala Ci go złożyć. Co się stanie? Koc się napręży, napnie i w końcu w którymś miejscu pęknie.

Podobnie dzieje się ze szklanką. Różnica temperatur między zewnętrzną i wewnętrzną warstwą powoduje ogromne naprężenia. Materiał, z którego zrobiona jest szklanka (czyli szkło), nie jest zbyt elastyczny i nie lubi takich nagłych zmian. Nie potrafi się "rozciągnąć" czy "skompresować" wystarczająco, żeby poradzić sobie z tymi naprężeniami. W końcu, w najsłabszym punkcie, pęka.

To pęknięcie najczęściej następuje wzdłuż linii naprężeń, czyli tam, gdzie różnica temperatur jest największa. Często zobaczysz pęknięcie biegnące od dna szklanki w górę, bo to właśnie tam kontakt zimnej wody z gorącym szkłem jest najbardziej intensywny.

Rodzaje Szkła a Szok Termiczny

Warto dodać, że nie wszystkie szklanki są równie podatne na pękanie pod wpływem szoku termicznego. To zależy od rodzaju szkła, z którego są wykonane.

Zwykłe szkło sodowo-wapniowe: To najczęściej używany rodzaj szkła, np. do produkcji butelek, słoików i tanich szklanek. Jest stosunkowo tanie, ale też najbardziej podatne na pękanie pod wpływem nagłych zmian temperatury. To właśnie takie szklanki najczęściej pękają, gdy wlejesz do nich zimną wodę, będąc rozgrzanymi.
Szkło borokrzemowe: To specjalny rodzaj szkła, który charakteryzuje się dużo większą odpornością na zmiany temperatury. Jest używane do produkcji szkła laboratoryjnego, naczyń żaroodpornych i lepszych jakościowo szklanek. Szklanki wykonane ze szkła borokrzemowego są mniej podatne na pękanie, ponieważ szkło borokrzemowe ma niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej. Oznacza to, że pod wpływem temperatury rozszerza się mniej niż zwykłe szkło.
Szkło hartowane: To szkło, które zostało poddane specjalnej obróbce termicznej, dzięki czemu jest dużo mocniejsze i bardziej odporne na uszkodzenia mechaniczne i termiczne niż zwykłe szkło. Szklanki hartowane rzadziej pękają pod wpływem szoku termicznego.

Co Można Zrobić, żeby Szklanka Nie Pękła?

Skoro już wiesz, dlaczego szklanka pęka, możesz podjąć pewne kroki, żeby temu zapobiec.

Unikaj nagłych zmian temperatury: To oczywiste, ale najważniejsze. Jeśli szklanka jest gorąca, nie wlewaj do niej od razu lodowatej wody. Pozwól jej trochę ostygnąć, zanim to zrobisz.
Wlej odrobinę wody najpierw: Zanim wlejesz całą porcję zimnej wody, wlej najpierw małą ilość i pokręć szklanką, żeby równomiernie ją schłodzić. To zmniejszy szok termiczny.
Wybierz szklanki z grubszego szkła: Grubsze szkło jest bardziej wytrzymałe i mniej podatne na pękanie.
Używaj szklanek ze szkła borokrzemowego lub hartowanego: Te rodzaje szkła są bardziej odporne na zmiany temperatury.
Podgrzej szklankę: Jeżeli koniecznie musisz wlać gorący napój do szklanki, która była w chłodnym otoczeniu, najpierw ją delikatnie podgrzej. Możesz przepłukać ją ciepłą wodą.

Pamiętaj, że nawet najlepsze szklanki nie są niezniszczalne. Zawsze zachowuj ostrożność i unikaj ekstremalnych zmian temperatury. Dzięki temu Twoje ulubione szklanki będą Ci służyły przez długi czas.