Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
ства позволят несравненно шире и многообразнее использовать ^овый материал. Наша химическая индустрия, не будучи поставлена 8 ?а~ висимость от двух-трех фирм, имеющих полную монополию и могУщих поэтому диктовать жесткие условия, сумеет несравненно шире вое1!011"5" зоваться заложенными в этом новом материале возможностями. ^то
' 191
1И»
•собой разумеется, что внедрение плавленого кварца в нашу практику должно происходить на базе широкого развития кварцевой промышленности, способной обеспечить полную независимость от Запада.
ПРИМЕНЕНИЕ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА В ЛАБОРАТОРНОЙ
ПРАКТИКЕ
Прежде чем проникнуть в промышленность как прозрачное, так ¦и непрозрачное кварцевое стекло нашло себе применение при изготовлении различных принадлежностей для научной и научно-технической работы в качестве составных частей оптических приборов, вакуумных аппаратов, разнообразнейшей химической посуды и т. д. Именно в этой области кварцевое стекло было впервые проверено с точки зрения своего практического применения, и именно здесь были выявлены >его основные ценные качества.
Исторически первой попыткой использования кварцевого стекла для изготовления точных физических приборов являются работы по термометрии.
Довольно значительная величина коэфициента теплового расширения стекол, применяющихся обычно в термометрической практике, а также ряд неправильностей в ходе расширения, все это служит источником многочисленных ошибок, особенно заметных при точных измерениях. Для избежания этих ошибок приходится учитывать расширение самого резервуара термометра и вносить соответствующие исправле-. ния. Кварцевое стекло, имея коэфициент расширения в 20 раз меньший, чем у .легкоплавких стекол, почти полностью избавляет лас от необходимости осложнять работу поправочными членами за •счет расширения стекла. К сожалению, распространению кварцевых термометров в значительной степени препятствует трудность изготовления из него точных капилляров.
Другим преимуществом использования кварцевого стекла в области термометрии является его тугоплавкость. Как мы видели выше, изделия из кварцевого стекла могут быть без всякого ущерба для ¦своих механических свойств нагреты до температуры 800—900°, при которой все сорта обычных стекол либо совсем уже размягчаются, либо находятся на грани размягчения: Таким образом создается возможность, -заменяя ртуть другими, более тугоплавкими металлами, а обыкновенное стекло — кварцевым, построить «жидкостный» термометр для интервала температур чуть ли не до 1000°. Значение такого рода термометров при разнообразных научных и научно-технических измерениях вполне понятно, так как обычно применяемые для измерения высоких температур электрические методы довольно сложны. Описанные кварцевые термометры были выпущены в продажу рядом фирм, причем вместо ртути брались либо амальгамы различного состава, либо металлы, твердые при комнатной температуре (галлий, олово, цинк).
Огнеупорными свойствами кварцевого стекла пользуются также в пирометрии для устройства защитных трубок пирометров. Перед применяемыми очень часто фарфоровыми трубками плавленый кварц имеет то преимущество, что не трескается при быстром нагревании или охлаждении. Пирометр в кварцевой оболочке можно без опасения подвергать самому сильному жару, минуя стадию постепенного разогревания. Однако верхняя температурная граница применимости кварцевой защитной трубки несколько меньше,~чем у фарфоровой. В то
192
время как последнюю" можно безопасно нагревать до температуры 1 300—1 400°, температура кварцевой трубки не должна превосходить 1100—1 200°, так как при нагревании выше этой температуры наступает процесс расстекловывания, быстро выводящий трубку из строя. Впрочем если пирометр по условия-"*1 своей работы не должен охлаждаться ниже 275° (верхняя граница превращения р-кристобалита в а-кристобалит), то кварцевая защитная трубка может быть употреблена до температуры 1 400—1 500° • Такой случай может представиться например в печах непрерывного действия. Следует отметить, что защитные трубки из прозрачного кварцевого стекла при прочих равных условиях менее подвержены расстекловыванию, чем трубки из стекла непрозрачного.
При некоторых температурных измерениях с успехом может быть использовала химическая стойкость кварцевого стекла, например при изготовлении трубок, защищающих электрические термометры (термопары, термометры сопротивления) от разъедающего действия окружающей среды.
Помимо термометрии ничтожно малый температурный коэфициент как прозрачного, так и непрозрачного кварцевого стекла используется в самых разнообразных областях. Из него могут быть сделаны эталоны длины, почти не зависящие от температуры и во всяком случае зависящие от нее в меньшей степени, чем изготовленные из известного сплава инвара. Имеются сведения о применении кварцевого стекла в качестве материала для маятников точных часов, с целью избежать зависимости их показаний от температурных условий. Весьма рационально использование кварцевого стекла в приборах для измерения коэфициентов теплового расширения как твердых, так и жидких тел. В последнем случае прибору может быть придан очень простой вид термометра с большим резервуаром, наполняемым исследуемой жидкостью. Из тех же самых соображений кварцевое стекло может быть рекомендовано для изготовления пикнометров, мерных колб и других предметов лабораторного обихода, от которых требуется сохранение неизменных размеров при меняющейся температуре.
