熱湯でガラスが割れるメカニズムは？

質問

ガラスのコップに急激に熱湯を注ぐと割れることがありますよね。
この割れるメカニズムをできるだけ厳密に説明して頂けないでしょうか？どんな応力がどの向きにかかるといった内容を交えて、力学的にお願いします。

回答No.4

toboke · ベストアンサー

ガラスは圧縮応力に強く引張り応力に弱いという性質があります。
加熱で伸びた側は伸びていない外側に引っ張られて圧縮応力がかかり、外側は逆に伸びた内側に引っ張られて引張り応力がかかることになります。
つまり内側は広がろうとし外側はそのままという状態なので互いに応力がかかることになります。応力の向きはそれぞれ面方向ではないでしょうか。

引張り応力のかかったところにごく小さなキズがあったりすると、それを起点に応力の集中が起き、結合が切れて亀裂が進展し、割れることになります。

回答No.3

hokenyaboo

ガラスの表面（内側）が熱により膨張し外側との膨張差により割れるのは他の方の通りです。

したがって薄いガラスの方が内外で膨張差（温度差）が出にくいので割れにくいし、厚すぎても熱の膨張に勝つので割れにくいです。

適度な厚みのコップが割れやすいと言う事です。

力学的でなくすみません。

回答No.2

ewyr-05

物質は、熱を加えると膨張します。
内側は伸び、外側はそのままですので外側にねじる力が働きます。

ガラスの結合がその伸びに耐え切れない場合、
割れと言う現象になります。
（実際には、温度が結合を破壊する）

膨張→分子移動→破壊。

耐熱ガラス（パイレックス）は、熱に強いのではなく、熱膨張係数が他のガラスに比して極めて低いのです。

回答No.1

saru_1234

部分的に急激に加熱されるとそこだけが膨張し
歪が発生しますが、ガラスはほとんど柔軟性がなく
歪を吸収できず、曲げられて破壊に至る

では足りないのですか？