Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Далее, из рассмотрения кривых рис. 29 следует, что приблизительно от температуры 600° начинается весьма слабое, но непрерывное уменьшение Ьт при переходе к более высоким температурам. Измерение Randall при 1100°, дающее новый подскок, явно выпадает из общей системы. Это уменьшение согласуется с выводами Salmang и Stoesser56 относительно существования нового минимума объема при очень высоких температурах. На этом вопросе мы остановимся ниже более подробно.
Табл. 25 дает наиболее вероятные значения для среднего коэфициента линейного расширения кварцевого стекла для области температур от 100 до 1000°. На рис. 29 соответствующая кривая расширения дана пунктиром.
О 10 20 30 *0 50 60 70 80 90
Температура
Рис. 28. Наиболее вероятные значения среднего, коэфициента линейного расширения кварцевого стекла в интервале 0— 100е.
ТАБЛИЦА 25'
Наиболее вероятные значения среднего коэфициента линейного расширения кварцевого стекла в интервале 100—1000° по отношению к 0°
, Температура в ° С Температура в 0 С am.10»
100 50,6 500 56,7
150 51,7 600 56,0
200 53,3 800 54,0
300 55,7 1000 52,0
400 56,7
Чтобы покончить с областью высоких температур, следует сказать, несколько слов о предполагаемой аномалии расширения в пределах4, температур от 400 до 600 °. Собственно наличие этой аномалии подтверждают лишь опыты Souder и Hidnert, и то лишь одной точкой..
о
S
•S
<Цоо ' i CD S — Cr
s
S et
©- &
a 3 •* <j
'* §.
J
43-
30
20
Cd о
о X
Collendat Holborn и Henlng Randall Scheit (1921) Souder и Hidnert
Рис.
100 200 300 400 5ВП 600 .730 800 900 1000 1100 T20II Температура
29. Средний коэфициент линейного расширения кварцевого стекла в интервале-
100—1000°
Кривая Randall, на которой мы имеем в этой области четыре точки . не дает заметного снижения. Таким образом можно было бы предполагать, что мы имеем здесь дело с каким-либо случайным отклонением,, однако некоторые факты из совершенно другой области заставляют более серьезно отнестись к вопросу. Мы увидим дальше (стр. 103),. что в той же самой температурной области претерпевает нарушение нормального хода кривая, характеризующая зависимость показателя преломления от температуры, причем характер этого нарушения вполне соответствует внезапному-уменьшению коэфициента расширения. Это заставляет предположить наличие каких-то глубоких причин, внезапных изменений свойств кварцевого стекла в области температур от 400 до 600°, причин, которые проявляют себя не во всех испытанных образцах. В связи с этим следует обратить внимание на то,, что внутри рассматриваемого температурного интервала лежит точка превращения а • кварца в ?J-кварц. Возможно, что те экземпляры, кварцевого стекла, для которых были замечены указанные выше ано-
малии, содержали внутри себя мельчайшие кристаллики кварца, ¦остатки бывшей кристаллической структуры, не успевшие расплавиться в результате например слишком поспешной плавки. Тогда, претерпевая при температуре 573° изменение своей структуры, эти кристаллики могут вызвать внезапное изменение свойств всей исследуемой массы. Прежний равномерный ход кривых восстановится, коль скоро все кристаллики кварца претерпят изменение. Как бы то ни было, но описанные явления показывают, что в случае кварцевого ¦стекла мы имеем дело с весьма капризным веществом и что при практических работах с ним, чтобы не итти вслепую, всегда надо иметь целый арсенал теорий, касающихся весьма тонких вопросов его внутренней структуры.
3. Расширение кварцевого стекла при низких температурах. Высказанное нами мнение о кварцевом .стекле как о веществе весьма капризном вполне подтверждается изу-
50
Cf -41 _, -1-«-1
-250 г200 -150 -юо -50 о
Температура
«Рис. 30. Средний коэфициент линейного расширения кварцевого стекла в интервале
0-253°.
чением его свойств при низких температурах. Если о существовании минимального объема, а следовательно и отрицательных значений коэфициента расширения вблизи точки плавления, можно только_ догадываться, то при температурах порядка 80° все эти явления оказы" ваются самым неоспоримым фактом.
Поведение коэфициента линейного расширения при низких температурах изучали Scheel (1907), Dorsey (1907) и Scheel совместно с Heust90 (i914).Результаты работ приведены на рис. 30. Мы видим, что во всех ¦без исключения случаях, при достижении соответствующей, меняющейся от образца к образцу температуры, .наблюдается переход к отрицательным значениям коэфициента расширения. Следует помнить, что мы имеем дело со средними значениями коэфициента расширения, определяющими не абсолютные линейные изменения исследуемого образца, но его изменения по отношению к тем размерам, которые он имел при 0°. Таким образом нулевому значению среднего коэфициента расширения будет соответствовать приобретение образцом тех же размеров, которые он имел при 0°, а отрицательным значениям — уменьшение или увеличение размеров по сравнению все с той же температурой 0°. :74
Чтобы перейти к изучению абсолютных изменений геометрических параметров тела и, в частности, определить температуру, при которой кварцевое стекло имеет минимальный объем, необходимо ввести в рассмотрение истинный коэфициент линейного расширения, характеризующий абсолютные изменения размеров в той точке температур, к которой он относится. Если выражать длину исследуемого образца формулой вида
