为什么在水中用普通的剪刀可以剪碎玻璃？

最佳答案 - 由提问者2007-01-03 20:29:45选出

为什么用普通的剪刀可以在水中剪碎玻璃？

人类使用玻璃约有九千年历史。大家知道，玻璃很容易破碎。质地易碎，是玻璃的大缺点，但是直到上世纪六十年代才有人去研究玻璃碎裂的机制。例如有人开始报道施水后再施力会使玻璃容易破裂，但是并没有解释其中道理。等到1979年，才有文献开始尝试解读这现象的分子构造原因。
科学家发现，一块固体材料如果开始裂缝愈少，也愈难使得裂缝扩大。例如高纯度的玻璃纤维，因表面裂缝少，其强度高达常见窗玻璃板的百倍或千倍。一块完美有裂缝瑕疵的玻璃，在真空情况中，可以支持极大的压力，强过一般合金的十倍。但是常见的玻璃制品通常已有一些肉眼看不出的微小裂缝和缺陷，因此稍受力即会扩大，使已有裂缝断裂。窗玻璃在处理过程中造成许多表面缺陷，这就大大减弱了它的强度。
玻璃可视为由一些四面体基本单位串连而成的网状构造。这网状构造可以藉外力扯破，而外界的水可加速这网状构造的破裂：玻璃放在水中，水分子可以吸附在玻璃裂缝的尖端，进行分解反应，因而加速玻璃裂缝的扩大。
科学家认为外力做功等于段裂面所增加的表面能量，此一简单概念可成功估计出使固体断裂所需的外力。这也就显示表面化学对物性非常重要。像水可降低玻璃的表面能量，也就降低断裂玻璃所需的功，在有水的环境下，玻璃表面可以和水结合，不再孤单，也就缩小了它和内部玻璃的能量差距。实验结果显示，有水时玻璃断裂所需能量会大大降低。这就是在空气中剪玻璃极易破碎，而在水中剪玻璃却容易得多了的道理。
玻璃工人在切割玻璃时总结出的经验就是，涂抹口水在切割刀刻划过的玻璃面上，再折断更容易。因为水可以降低所需的外力，也使裂口容易控制。
值得一提的是，经过特殊处理的玻璃不能剪，而且在水中剪玻璃，效果不如在空气中切割。所以在水中剪玻璃并没有得到广泛的应用。