Was ist ein hitzebeständiges Glasrohr?
Hitzebeständiges Glasrohr ist ein Glasrohr, das hitzebeständig ist und einer schnellen Erwärmung und Abkühlung standhält. Im Vergleich zu normalem Glasrohr zeichnet sich hitzebeständiges Glasrohr durch seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärmeausdehnung aus.
Da thermische Ausdehnung zu Glasbruch führen kann, werden hitzebeständige Glasröhren aus hitzebeständigem Glas mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt. Es gibt mehrere Arten von hitzebeständigem Glas mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Herstellungsverfahren, die jeweils eine andere Hitzebeständigkeitstemperatur aufweisen. Typische Beispiele sind Tempax, auch bekannt als Borosilikatglas, Neoceram und Quarzglas.
Anwendungen von hitzebeständigen Glasröhren
Hitzebeständige Glasröhren haben einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und sind daher auch bei schneller Erwärmung oder Abkühlung rissbeständig. Daher werden sie in rauen Umgebungen eingesetzt, wo sie hohen und niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind.
Eine der Hauptanwendungen ist die Anwendung in Glaswaren für wissenschaftliche Experimente. Unter den hitzebeständigen Gläsern zeichnet sich Quarzglas durch eine besonders hohe Hitzebeständigkeit aus, mit einer maximalen Betriebstemperatur von 1000 °C, und ist für seine hohe Chemikalienbeständigkeit bekannt. Bei wissenschaftlichen Experimenten werden häufig Chemikalien mit stark ätzenden Eigenschaften wie Säuren und Laugen verwendet, was Quarzglaswaren sehr nützlich macht.
Funktionsweise der hitzebeständigen Glasröhren
Glas ist im Allgemeinen ein Stoff, der sich mit der Temperatur ausdehnt und zusammenzieht. Wenn Glas abgekühlt wird, entstehen Spannungen an der Glasoberfläche, und umgekehrt werden bei Erwärmung Druckkräfte erzeugt, die das Glas ausdehnen und zusammenziehen. Wenn diese Spannungs- oder Druckkraft größer ist als die Festigkeit des Glases selbst, bricht das Glas. Da Glas gegen Druckkräfte resistent, aber gegen Spannungen empfindlich ist, sind Spannungen die häufigste Ursache für Glasbruch.
Es ist bekannt, dass die Spannungen im Inneren von Glas mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten zunehmen, aber hitzebeständiges Glas hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Das bedeutet, dass die im Glas erzeugte Spannung gering ist und das Glas auch bei schneller Abkühlung nicht leicht bricht. Hitzebeständige Glasröhren können schnellen Temperaturschwankungen standhalten.
Die Zusammensetzung des Glases hat einen wesentlichen Einfluss auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten. Je höher der Gehalt an alkalischen Bestandteilen wie Natrium und Kalium ist, desto höher ist der Wärmeausdehnungskoeffizient. Hitzebeständige Glasröhren werden mit einem hohen Gehalt an Silizium und Bor, den Hauptbestandteilen von Glas, und einem niedrigen Alkaligehalt hergestellt.