「耐熱ガラス」の仕組み

「耐熱ガラス」は、急激な温度変化を加えても割れないよう強化したガラスです。

ガラスが割れる場合は、大きく分けて二つあります。

ひとつは強い衝撃を加えた時、もうひとつは急激に温度を変化させた時です。

後者の例では、冷凍庫で冷やしたグラスに熱湯を注ぐと大抵のものは割れてしまいます。

今ここに一枚の板ガラスがあるとします。

これを一方の面から熱すると、熱せられた面は熱膨張により延びようとしますが、ガラスの熱伝導度は小さいため、熱がもう一方の面にはなかなか伝わらないので、もう一方の面はそのままでいようとします。

この熱応力が、ガラスの破断応力を超えると、割れてしまいます。


▲熱応力により割れたグラス


これを「熱膨張率を小さくする」よう設計することで、ガラスに温度差があっても熱応力も小さくなり、急激な温度変化に耐えられるようになります。

ただし、温度が20度のガラスコップに100度の熱湯を注いだ時と100度のガラスコップに20度の水を注いだ時では、温度差（熱応力）は同じですが、熱いコップに水を注いだ方が割れやすいです。

これは加熱と冷却による表面変化の違いから理解できます。

ガラスを加熱した場合には表面が膨張して内部はそのままなので、表面に圧縮応力、内部には引っ張り応力がかかります。

一方、冷却した場合は表面は収縮して内部はそのままなので、表面に引っ張り応力、内部に圧縮応力がかかります。

基本的に、ガラスが割れるのは、表面にある微細な傷が引っ張りによって進展するためです。

ラーメンのスープ袋の切れ込みが引っ張りによって進行するのと同じで、表面に引っ張り応力がかかる冷却時は加熱時と比べて割れやすくなります。


▼よって、これらの耐熱区分が付いた「ガラス食器」でも冷却のときには余裕を持って扱う必要があります。
↓「ガラス食器」はこちらから購入いただけます。
https://bit.ly/35UznCu

参考文献；
Wikipedia；

耐熱ガラス
https://bit.ly/2smdoGU

熱膨張率
https://bit.ly/2NnyGuY

熱伝導率
https://bit.ly/385wyA0

応力
https://bit.ly/2QSwTjQ