• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.功能用途
  • 4.研究实验
  • 4.1.锤击
  • 4.2.温和的压力
  • 5.最新发现
  • 6.参考资料

鲁珀特之泪

蝌蚪状的玻璃泪滴

鲁珀特之泪(英语:Prince Rupert's Drop)又被称为荷兰泪,是将熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中,形成的这些如同蝌蚪状的玻璃泪滴1

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这种玻璃泪滴有着奇妙的物理特性:泪珠本身就和实心玻璃没什么两样,捏捏锤锤都安然无恙。然而,若是抓住其纤细的尾巴、稍微施加一些压力,那么整颗玻璃泪就会瞬间爆裂四溅、彻底粉碎。

基本信息

  • 中文名

    鲁珀特之泪

  • 外文名

    Prince Rupert's Drop

  • 形成条件

    熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水

  • 原理扩展

    裂纹扩展

  • 形状

    蝌蚪状1

功能用途

鲁伯特之泪

鲁珀特之泪碎裂的原理叫做“裂纹扩展”,源于其内部不均衡的压力:当熔化的玻璃滴入冰水中时,玻璃表面迅速冷却形成外壳,而壳下的玻璃还仍然是液态。等到核部的玻璃也冷却凝结时,由于体积变化,液态的玻璃自然而然地向着已经是固态的外壳收缩,导致靠近表面的玻璃受到很大的压应力、而核心位置则被拉扯向四周,受到拉应力。当尾部遭到破坏时,这些残余应力迅速释放出来,使得裂纹瞬间传遍全体、支离破碎,据高速摄影技术观测,其裂纹的传递速度可达秒速1450米-1900米。

研究实验

锤击

玻璃的另一端则经得起锤子的敲打。球状末端可以反复敲打而不会破碎,但是纤薄的尾部在轻微的擦碰下就会完全破碎。

温和的压力

 慢镜头展示了爆炸过程

2这种蝌蚪形的玻璃被从内部紧密的压缩,而且由于内部不同温度的张力出现爆炸。当将一滴液态玻璃滴入到凉水中并且冷却时,以不同速度凝结的玻璃就会在内部产生张力。当液态玻璃在水中冷却的过快时,它就会在玻璃的中间产生压力,这是因为玻璃中间是温的,而外侧的玻璃冷却的更快。当内侧的玻璃液最终冷却,它就会收缩并且产生内部张力。

因此如果细小的尾部受到刮擦的话,玻璃就会释放出全部的内应力,这种力量会使整块玻璃粉碎成细粉。

最新发现

鲁伯特之泪

由于鲁伯特之泪内部含有如此多的张力,它最终能够自发的爆炸。如果你想要避开导致玻璃破碎的内部压力,你需要对玻璃进行“退火”使其减少脆性。退火处理能使它处于一种均衡的温度,这样就不会出新内部的温度差。普通的玻璃都是通过缓慢的降温来减少脆性。然而,它并非像听起来的这样危险,因为玻璃会破碎成粉末而不是像普通玻璃一样的碎片。

参考资料

  • 1
    鲁珀特之泪科技大数据知识发现平台(引用日期 2022-03-10)
  • 2
    科学家揭开“鲁伯特之泪”神秘爆炸之谜