Стекло как материал - Курсовая работа

Миллионы лет назад огненная лава, выброшенная на поверхность земли в виде стекловидной массы, застывая при разных условиях, превращалась в естественные камни - граниты, трахиты, вулканический пепел и др. В дальнейшем ученые нашли пути управления процессами кристаллизации расплавов, в частности, стекла, и разработали технологию получения так называемых ситаллов, позволяющую превращать стекло в прочнейший материал.Стекло - один из прекраснейших материалов, изобретенных еще 3000 лет до нашей эры. О стекле написано сотни книг, проведены и проводятся научные исследования, но до сих пор нет точного определения термина «стекло». Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, и обладающие механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым. Искусственные неорганические стекла - переохлажденные расплавы, в состав которых входят окиси кремния, бора, фосфора, щелочных и щелочноземельных металлов. Содержание окиси кремния в стекле составляет 50-85%, а в кварцевом стекле 98,8-99,9%.Стекло не имеет определенной точки плавления. По-видимому, эта температура лежит выше температуры отжига стекла, но сама по себе эта величина довольно неопределенна. Важнейшими свойствами стекла, определяющими условия его варки и дальнейшей обработки, являются вязкость и поверхностное натяжение. Свойство жидкостей оказывать сопротивление их течению-перемещению одного слоя относительно другого - под действием внешних сил называют вязкостью и обозначают г). В зависимости от вида кривой «вязкость - температура» стекла делят на «длинные» и «короткие».Стекла относятся ко второй группе материалов. Хрупкость - состояние материла, в котором под действием внешних сил материал совсем не проявляет остаточной деформации и разрушается. Хрупкость увеличивается, если стекло неоднородно по составу или толщине, если в нем имеются вкрапления инородных тел, пузырьков воздуха, если поверхность его поцарапана. Например, хрупкое при обычных условиях стекло становится пластичным при нагревании. Таким образом, одни и те же материалы при разных условиях могут находиться или в хрупком, или в пластичном состоянии.Часто пригодность стекол для изготовления того или иного прибора, работающего в определенном интервале температур, оценивают по термическим свойствам стекол: теплоемкости, теплопроводности, термическому расширению и термостойкости. Теплоемкость материала равна отношению количества теплоты, сообщенной ему, к происшедшему при этом изменению температуры материала. Удельная теплоемкость - это количество теплоты, которое необходимо сообщить единице массы материала, чтобы его температура изменялась на 1К, мольная теплоемкость - это количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 моль вещества для изменения его температуры также на IK. В единицах, основанных на калориях, удельная теплоемкость измеряется в кал/ пли в ккал/, в единицах системы СГС - в эрг/, в единицах СИ-в Дж/; 1 кал/ = = 1 ккал/ = 4,1868-107 = 4,1868-103Дж/. Чем больше стекло содержит окислов тяжелых металлов, например ВАО, РЬО, тем хуже теплоемкость стекла и тем больше потребуется тепла, чтобы нагреть стекло до заданной температуры.Кислоты, за исключением плавиковой и фосфорной, практически не действуют на стекло. Однако нет таких стекол, которые бы совсем не реагировали с водой и щелочами. При длительном воздействии щелочей на стекло происходит его выщелачивание, изменение состава, вида и свойств. По отношению к действию воды стекла делят на пять гидролитических классов. К классу I относят стекла, практически неизменяемые водой, к классу V-неудовлетворительные стекла;Окись алюминия, применяемая в производстве промышленных стекол, вводится с глиной, каолином, гидратом окиси алюминия. Окись калия вводится в виде солей; применяется главным образом в производство посуды, цветных, оптических и некоторых технических стекол. В качестве красителей применяют соединения кобальта, никеля, железа, хрома, марганца, селена, меди, урана, кадмия, серу, хлорное золото и др. Процесс варки стекла некоторых видов, например оптического, кварцевого, стеклянного волокна, отличается специфическими особенностями. Вторая стадия - осветление, происходит удаление пузырьков, а также растворение еще оставшихся нерастворенными зерен песка; в этой стадии стекло выдерживается в печи в течение нескольких часов при наиболее высокой температуре.Стекольная промышленность является одной из базовых отраслей экономики и играет важную роль в формировании макроэкономических показателей отдельных регионов и России в целом. Этот процесс характеризуется вовлечением в производство большого количества разнообразных химических веществ (в том числе токсичных, агрессивных), высоким энергопотреблением, значительными потерями тепла и выделением (преимущественно в атмосферу) различных примесей.

Содержание

Введение

I. Стекло

1. Стекло как материал

2. Физические свойства

3. Механические свойства

4. Термические свойства

5. Химическая стойкость

6. Производство

7. Экологические воздействия производства листового стекла на состояние окружающей среды

8. Распад

9. Переработка отходов стекла

10. Переработка стеклянных банок и бутылок

II. Ситаллы

1. Ситаллы-революционное открытие ХХ века

2. Свойства ситаллов

3. Классификация

4. Получение

5. Применение

6. История получения

Заключение