厚いガラスのコップは薄いものより危険です

メガネをカスタマイズする際に、厚いガラスを選ぶか薄いガラスを選ぶか迷う人も多いでしょう。熱による膨張と収縮という知識は学校で習った人も多いので、カップが薄すぎて割れやすいのではないかと不安になるからです。では、カップをカスタマイズする場合、厚いものを選びますか、それとも薄いものを選びますか？

熱い液体を入れると突然ガラスが破裂してしまう、という状況に遭遇したことがある人も多いと思います。このような予期せぬ出来事によって、カップが薄すぎると感じることがよくありますが、厚いカップを選択するのは偶然ではありません。厚いガラス製品を選択するのは本当に安全ですか?

カップにお湯を注ぐと、すぐにカップの壁全体がお湯に触れるのではなく、内側から熱くなります。カップにお湯が入ると、まずカップの内壁が膨張します。しかし、熱の伝わりに時間がかかるため、外壁がお湯の温度を感じられなくなるのは短時間であり、外壁の膨張が間に合わず、内部との時間差が生じます。外部膨張により、外壁は内壁の膨張によって生じる巨大な圧力に耐えることになります。このとき、パイプに相当する内壁の膨張によって生じる巨大な圧力が外壁に加わり、パイプ内の物体は外側に膨張します。一定の圧力に達すると、外壁が圧力に耐えられなくなり、ガラスコップが爆発します。

割れたコップを注意深く観察すると、壁が厚いガラスのコップは壊れやすいだけでなく、底の厚いガラスのコップも壊れやすいというパターンが見つかります。

したがって、この状況を回避するには、底が薄く、壁が薄いカップを選択する必要があることは明らかです。ガラスコップが薄いほど、内壁と外壁の間の熱伝達時間が短くなり、内壁と外壁の圧力差が小さくなり、ほぼ同時に膨張することができるため、加熱ムラによる割れが発生しません。カップが厚いほど熱伝達時間が長くなり、内壁と外壁の圧力差が大きくなり、不均一な加熱によりカップが割れてしまいます。