Роль стекла в жизни человека доклад
Обновлено: 25.04.2024
5 Природное происхождение стекла Естественное стекло известно человеку с древнейших времен. Наконечники стрел, ножи, изготовленные первобытным человеком из природного вулканического стекла (обсидиана), были найдены в самых различных местах земного шара. Впервые природные силикат-глассы в виде мелких стеклянных камешков были случайно найдены в Ливийской пустыне еще в 1816 г. В сущности, это расплавившаяся при взрыве и затем затвердевшая земная порода, смешанная, с веществом метеорита. В районе Дуная, на одной из стоянок людей каменного века ( лет назад) нашли тектиты, видимо, употреблявшиеся первобытными людьми в их примитивном хозяйстве. Внешне это куски темно- зеленого, иногда черного стекла самой разнообразной формы. С физико-химической точки зрения тектиты это твердые растворы оксидов различных металлов в кремнекислоте. По химическому составу они сходны с кислыми вулканическими породами и так называемыми метеоритными импактитами стеклянными образованиями, возникающими при ударе о Землю и взрыве крупных метеоритов. тектиты
6 Первые сведения о рукотворном происхождении стекла Стеклу насчитывается уже более пяти тысяч лет. Считается, что рукотворное стекло было открыто случайно. В те времена обжиг глиняных изделий происходил в обычных ямах, вырытых в песке, а топливом служила солома или тростник. Образующаяся при сгорании зола - то есть щелочь - при высокотемпературном контакте с песком давала стекловидную массу. Некоторые считают стекло побочным продуктом выплавки меди. А древнеримский историк Плиний- старший ( гг. до н.э.) писал, что стеклом мы обязаны финикийским морским купцам, которые, готовя пищу на стоянках, разводили на прибрежном песке костры и подпирали горшки кусками извести, создав тем самым условия для возникновения стекломассы. Древнеримский историк Плиний-старший ( гг. до н.э.) С середины III тысячелетия в древнем Египте гончары перед обжигом покрывали глиняную посуду смесью песка и соды.
7 Этапы развития стекольного дела Римляне первыми начали использовать стекло в архитектурных целях - особенно после открытия прозрачного стекла путем введения в стекломассу оксида марганца, случившегося около 100 гг. до н. э. в Александрии. В средние века, после развала Римской империи, перемещение технологий и секретов мастерства стеклодувов сильно замедлилось, поэтому восточная и западная стеклянная посуда постепенно приобретали все больше и больше индивидуальных отличий. В XI веке немецкие мастера, а в XIII веке – итальянские освоили производство листового стекла. Они сперва выдували полый цилиндр, затем обрезали его дно, разрезали его и раскатывали в прямоугольный лист. Качество такого листа было невысоким, но практически полностью повторяло химический состав современных оконных стекол. Этими стеклами стеклили окна церквей и замков знатных вельмож. На этот же период приходится и расцвет изготовления витражных окон, в которых использовались кусочки цветного стекла. Старинная стеклянная посуда Церковь в Вельхенроре, Швейцария.
8 Этапы развития стекольного дела В конце Средневековья центром европейского стекловарения становится Венеция. Из-за частых пожаров власти перенесли производство стекла на расположенный поблизости остров Мурано. Эта мера также давала некоторые гарантии в вопросе сохранения тайны производства венецианского стекла, так как мастера не имели права покидать территорию острова. Во второй половине XV века стекольные мастера острова Мурано разработали новую технологию получения особо прозрачного стекла, в которой использовались кварцевый песок и поташ, сделанный из морских водорослей. В XVII веке лидерство в развитии технологии производства стекла постепенно перешло к английским мастерам, в частности, благодаря изобретению Джорджем Равенкрофтом в 1674 г. нового способа производства хрусталя. Он получил стекло с высокими светоотражающими свойствами, которое очень хорошо поддавалось глубокой резке и гравировке. В 1688 году в Париже наладили новый процесс производства зеркального стекла. хрусталь Мурановское стекло
10 Современный процесс изготовления стекла В настоящее время в мире производится около миллионов тонн листового стекла в год. Как же выглядит процесс изготовления стекла сегодня? Из чего делают стекло? Стекло состоит из кварцевого песка примерно на 70%, а также в состав входит сода и известь. Известковые примеси придают стеклу блеск и устойчивость к химическим воздействиям. Первым делом в огромных ваннах, которые вмещают до тысячи тонн стекла, расплавляют вещества, имеющие низкую температуру плавления. Затем туда добавляют кварцевый песок, который успешно расплавляется при температуре 1000 градусов. Далее необходимо произвести дегазацию полученной стекломассы. Для этого ее нагревают в специальных регенерационных печах до температуры градусов. В процессе выхода на поверхность газы способствуют равномерному перемешиванию стекла. Печь для производства стекла работает в непрерывном режиме. С одной стороны, туда подаются ингредиенты, в результате смешения которых будет создано стекло. Постепенно они превращаются в расплавленную стекломассу и впоследствии поступают на специальный конвейер, на котором стекло охлаждается и разрезается на листы нужного размера. Современные печи для изготовления стекла Стеклодув
11 Виды стекла и его применение Стекло обладает большой хрупкостью. Но специальные меры обработки и использования предполагают безопасное его использование в различных условиях. Оконное стекло: остекление окон, витражей, балконных дверей, световых фонарей, теплиц, оранжерей. Цветное стекло: остекления световых проемов помещений, художественное оформления фасадов и интерьеров, внутренняя облицовка, декоративные витражи. Армированное стекло: остекление окон, световых фонарей, перегородок, для устройства балконных ограждений. Закаленные стекла: остекление окон и перегородок, дверей, ограждений балконов, лестничных маршей, изолирующие стеклопакеты, ламинированные стекла. Многослойные стекла: защищающие от взлома, от пуль, от огня и шума, для защиты человека от различных травм. При производстве стеклянных изделий основной массы потребления из листового стекла используются технологии резки, сверления, зенкерования, обработки кромок, пескоструйная и термическая обработка стекла. Вывод: технология изготовления и применения стекол совершенствуется до сих пор. Стеклянная пирамида Лувра Стеклянная лестница Бронебойное стекло
13 Интересные факты о стекле Когда разбивается стекло, трещина движется со скоростью 4828 км/ч. Стекло разлагается 1 миллион лет. Стекло это один из немногих материалов, которые могут быть переработаны на 100% при этом не теряя качества. Переплавить битое стекло на новые изделия на 40% дешевле, чем произвести новое стекло из первичного сырья. Энергия от переработки 1 стеклянной бутылки может питать компьютер в течении 30 минут. Самое толстое стекло в мире используется в Сиднейском аквариуме. Его толщина 26 сантиметров, а размеры экрана 7 на 4 метра. Самому древнему образцу стекла, сохранившемуся до наших дней 55 веков. Самые уникальные изделия из стекла Венецианское (муранское) стекло - это ручная работа, плюс метод уникального выдувания стекла. На здании МГУ шпиль, а также венчающая его звезда и колосья покрыты не золотом, а облицованы пластинами из жёлтого стекла. Художник-стеклодув Роберт Микелсен (США) создает свои неповторимые, воздушные, стеклянные скульптуры.
Самый привычный и распространенной в повседневной жизни материал это, пожалуй, стекло. Оно так часто встречается каждому из нас, что мы воспринимаем его как что-то естественное и существовавшее всегда. История его появления в искусственном виде уходит на многие столетия в прошлое. С тех пор из стекла стало производиться огромное разнообразие изделий. Начиная от древних мозаик из стекла, украшавших дворцы и храмы, и заканчивая современными фасадами небоскребов. И сегодня оно находит применение практически во всех сферах деятельности человека.
Самым популярным на сегодняшний день видом использования обсуждаемого материала становится, конечно, остекление оконных проемов. Каждое здание имеет окна, а значит, не обходится без стекла. А вот какое стекло будет использовано в окнах, это уже зависит от пожеланий человека. Сегодня на современных стекольных фабриках производят самые разнообразные виды. Так можно найти самое просто полотно, чья толщина от 0,2 до 12 мм обеспечит разную степень прочности. С этой же целью (увеличение прочности) были созданы стеклопакеты и триплексы. Это 2 и 3 слоя соответственно, соединенные между собой специальной пленкой. Она не просто приклеивается к поверхности полотна, а припаивается к ней. Такое, помимо высокой прочности, обладает очень полезным качеством – оно удерживает осколки в случае повреждения. Это обеспечивает безопасность его использования. Кроме того, окна из такого стекла становятся звуконепроницаемыми, что поможет избежать лишних шумов с улицы.
Стекло – практичный и доступный материал
Стоит отметить, что стекло обладает таким прекрасным набором свойств, которые позволяют использовать его значительно шире. Огнеупорность, водонепроницаемость, морозоустойчивость, непроводимость электрического тока, неподверженность реакциям с химическими элементами – все эти свойства делают стекло универсальным материалом для использования человеком. Медицина, промышленность, машиностроение, строительство, ремонт и дизайн помещений и много других сфер, где активно используются изделия из данного материала.
При таком наборе полезных свойств, которым обладает стекло, оно является вполне доступным материалом. Его производят множество фабрик, что позволяет купить стекло в любом количестве, любого размера, качества, толщины, прочности и для любого назначения. Более того, многие продавцы предоставляют возможность совершения оптовой и розничной покупки, а также изделия или само стекло купить под заказ, что еще больше упрощает процесс его выбора и приобретения.
Перед тем, как появиться у вас на экране, эта статья была преобразована в оптические сигналы и со скоростью ~201 000 км/с передана по оптоволоконному кабелю. В основе кабеля — волокна, выполненные из тончайшего стекла, которое в 30 раз прозрачнее чистой воды. Технология стала доступной благодаря компании Corning Incorporated. В 1970 году, используя результаты многолетних исследований ученых всего мира, она запатентовала кабель, способный передавать большие объемы информации на дальние расстояния.
Если вы читаете со смартфона, не забудьте поблагодарить Стива Джобса, который в 2006 году попросил Corning Inc. разработать тонкий, но прочный экран для iPhone. Результат — Gorilla Glass — теперь доминирует на рынке мобильных устройств. Экраны смартфонов с Gorilla Glass пятого поколения не трескаются после падения в 80% случаев (тестовые устройства падали с высоты 1,6 метра — на этом уровне люди обычно держат телефон — на твердую поверхность).
И это далеко не все. Без стекла мир был бы неузнаваем. Благодаря ему человечеству стали доступны очки, лампочки и окна. Но несмотря на вездесущность стекла, в сообществе ученых все еще идет дискуссия об определении этого понятия. Одни считают стекло твердым телом, другие — жидкостью. Много вопросов до сих пор остаются без ответа: например, почему один вид стекла прочнее другого, или почему некоторые стеклянные смеси обладают именно такими оптическими и структурными свойствами. Прибавьте к этому существующие базы данных видов стекла, в одной из них более 350 000 известных на данный момент типов, что обеспечивает возможность создания огромного количества разных смесей. В результате мы получаем поистине интересную область исследования, которая регулярно производит новые удивительные продукты. Стекло оказало огромное влияние на человечество, и можно с уверенностью утверждать — стекло формирует облик нашей цивилизации.
Люди начали делать орудия из обсидиана и других видов вулканического стекла еще на заре цивилизации, а первое рукотворное стекло впервые было изготовлено в Месопотамии чуть более 4 000 лет назад. Вероятно, его получили как побочный продукт при изготовлении керамической глазури. Вскоре эту технологию заимствовали древние египтяне. Исполнительный директор музея стекла в Корнинге Кэрол Уайт утверждает, что первыми стеклянными предметами были бусины, талисманы и прутики для создания мозаичного стекла. Часто с помощью минералов им придавали вид другого материала.
Первое крупное новшество случилось в стеклоделии в первом веке до нашей эры, когда в окрестностях Иерусалима стекло начали выдувать. Вскоре римляне придумали, как сделать стекло более-менее прозрачным: так появились первые стеклянные окна. В восприятии стекла произошел значительный сдвиг, так как ранее его ценили только за декоративные свойства. Вместо того, чтобы любоваться стеклом, люди начали смотреть сквозь него. В течение последующих столетий римляне производили стекло в промышленных масштабах, и в конечном итоге оно распространилось по всей Евразии.
В то время науки как таковой не существовало, и стекло было овеяно ореолом таинственности. Например, в четвертом веке нашей эры римляне создали знаменитый кубок Ликурга , который меняет цвет с зеленого на красный в зависимости от угла падения света. Современные исследования показали, что невероятное свойство кубка обусловлено наличием наночастиц серебра и золота.
В Средневековье передовые секреты изготовления стекла хранились в Европе и арабских странах. В эпоху Высокого Средневековья европейцы начали производство витражей. По словам Кэрол Уайт величественные картины на стекле сыграли огромную роль в изучении малограмотным населением катехизиса. Не зря витражи еще называют библиями для бедняков.
Используя стекло собственного производства, венецианцы также создали и первые зеркала. Не хватит слов, чтобы описать все изменения, которые повлекло за собой их появление. Ранее зеркала производили из полированного металла или обсидиана, они были очень дорогими и отражали свет не так эффективно. Новые зеркала сделали возможным появление телескопов и произвели переворот в искусстве: с их помощью итальянский скульптор Филиппо Брунеллески разработал в 1425 году линейную перспективу. Изменилось самосознание людей. Писатель Ян Мортимер даже предположил , что до появления стеклянных зеркал люди не воспринимали себя отдельными уникальными личностями, концепция индивидуальной идентичности не существовала.
У стекла широкий диапазон применения. Около 1590 года Ханс Янсен и его сын Захарий изобрели микроскоп с двумя линзами на концах трубки, который давал девятикратное увеличение. Голландец Антони Ван Левенгук сделал еще один шаг вперед. Будучи относительно образованным учеником торговца галантереей, Антони, считая нити на ткани, часто пользовался увеличительным стеклом и в процессе разработал новые способы полировки и шлифования линз, что позволило увеличивать изображение в 270 раз. В 1670 году с помощью своих линз Левенгук случайно открыл существование микроорганизмов: бактерий и протистов.
Появление в лабораториях всего мира стеклянных пробирок и пипеток позволило измерять и смешивать разнообразные вещества и подвергать их всякого рода воздействиям. Стеклянные инструменты способствовали развитию химии и медицины, а также сделали возможным появление парового двигателя и двигателя внутреннего сгорания.
Влияние стекла на нашу жизнь не ослабевает. Заглядывая в будущее, исследователи надеются осуществить столь же существенный прорыв, используя стекло для обезвреживания ядерных отходов, создания безопасных батареек и проектирования биомедицинских имплантатов. Инженеры разрабатывают хитроумные сенсорные экраны, стекла-хамелеоны, небьющееся стекло.
В следующий раз когда вам на глаза попадется стеклянный предмет, задумайтесь, не странно ли, что материал рожденный землей и огнем, скованный, как пруд покровом льда, постоянно находящийся в атомном чистилище, настолько облегчает человеческую жизнь и способствует прогрессу. Внимательно посмотрите не как обычно сквозь стекло, а прямо на него, и вспомните, сколько явлений остались бы недоступны человеческому глазу, не будь у нас под рукой материала, который сам едва заметен.
Многие утверждают, что наш век можно назвать веком стекла. Правильно ли это? Ведь живем мы в каменных и деревянных домах, нас окружают изделия из дерева и металла, одеваемся мы в ткани и обуваемся в кожу. И все же трудно представить, какую громадную роль сыграло стекло в развитии человеческой жизни. Только оно могло так широко раздвинуть перед человеком границы мира.
Только с помощью стекла раскрыты многие тайны природы.
Телескопы дали возможность познакомиться с бесконечно большими телами и пространствами вселенной. Благодаря им найдены далекие звезды, невидимые простым глазом, а стеклянные призмы спектроскопов рассказали, из каких веществ эти звезды состоят.
Стекло в микроскопах помогло человеку открыть мир бесконечно малых существ — бактерий и микробов — вредных возбудителей разных болезней и полезных участников природных процессов.
Микроскоп помог проникнуть в строение тканей и органов человека, животных и растений, дал возможность изучить процессы, происходящие в живых клетках, и показал строение живого вещества — протоплазмы.
Без стекла невозможно было бы погрузиться в морские глубины и познакомиться с жизнью глубоководных организмов. Без стекла совсем ослепли бы подводные лодки, потому что благодаря системе зеркал перископа наблюдатель в погруженной лодке может видеть, что делается на поверхности моря.
Исчезнет стекло — исчезнут и очки. Многие люди не смогут больше ни читать, ни писать, ни работать.
Без стекла остановятся целые отрасли промышленности. Заглохнут работы в шахтах и рудниках — без электричества и без шахтерских ламп. И в стране без стекла будет невозможно добывать уголь, железо, медь и другие рудные ископаемые.
Остановятся химическая и фармацевтическая промышленности, потому что не будет стеклянной посуды, а пока это единственная дешевая и химически стойкая посуда, не поддающаяся действию кислот и щелочей.
Без стекла замолчит радио, не будет кино, телевизоров.
Стекло входит в состав аппаратуры на каждой фабрике, на каждом заводе, в каждой лаборатории, учебной и научной. Нет ни одной отрасли науки и техники, где не встречалось бы стекло в самых разнообразных видах.
Без стекла жизнь не остановится, но прекратится дальнейшее развитие всей человеческой культуры.
По-видимому, все же правы те, кто утверждает, что мы еще пока живем в мире стекла.
Стекло является самым древним и универсальным по свойствам материалом, которое известно человеку. Об этом свидетельствуют найденные фаянсовые украшения, которые относятся к периоду правления первой фараоновой династии в Египте. О стекле здесь было известно 5 000 лет назад. При археологических раскопках в Месопотамии обнаружили цилиндрическую стеклянную печать, относящуюся к династии Аккада. Ее возраст около 4 000 лет. Также подобные изделия находили в Индии и Японии. Ученые до сих пор не пришли к единому мнению, где и когда появилось стекло.
Как появилось стекло? Легенда
Согласно легенде финикийские купцы, после длительного плаванья, остановились на песчаном берегу, чтобы приготовить пищу. Они сложили из кусков африканской соды очаг для огня. В качестве топлива была взята солома. Когда купцы проснулись утром, чтобы плыть дальше, то обнаружили на своем пепелище небольшой слиток из стекла. Русские мастера овладели секретом производства стекла больше 1000 лет назад. Тогда сырьем для материала служили песок, щелочь и известь. Иногда вместо щелочи использовали соду или золу из растений.
Химический состав стекла
Стекла бывают искусственными и естественными. Естественное стекло образуется в ходе извержения вулкана или когда молния попадает в залежи кварцевого песка. Но этот процесс настолько редкостное явление, что для своих нужд человек научился получать искусственное стекло.
Этот материал является аморфным телом, которое получается путем переохлаждения расплава, состоящего из разнообразных окислов. В зависимости от основного компонента, различают боратные (В203), комбинированные, фосфатные (Р205) и силикатные стекла (SiO2). Самым распространенным считается силикатное стекло. На 70-75% оно состоит из двуокиси кремния (SiO2). Ее получают из кварцевого песка. Второй компонент, придающий стеклу химический блеск и стойкость – это окись кальция. Раньше его добывали из золы деревьев или морских раковин, а сегодня люди знакомы с известняком. Также в состав материала входят оксид калия (K2O) и оксид натрия (Na2O), благодаря которым плавится стекло. Если стекло преимущественно состоит из высокой чистоты кремнезема, то оно именуется кварцевым.
Виды стекол
По физическим свойствам выделяют обычные, жаростойкие и цветные стекла. Немного о каждом виде.
Обычные стекла бывают известково-натриевые, известково-калиевые и известково-натриево-калиевые. Из них изготавливают оконные стекла, посуду. Они обладают высокой термостойкостью и химической стойкостью. Их основной недостаток – хрупкость. Для расширения области применения их в производстве стекла закаливают и получают многослойное стекло – триплекс.
Их еще называют термостойкими или огнеупорными. Их используют для изготовления особых изделий – жаростойкой посуды, установок для химического машиностроения. К ним относят лабораторное стекло, боросиликатное стекло и ситаллы. Жаростойкие стекла характеризуются высокой антикоррозийной стойкостью, теплостойкостью.
В такие стекла после их застывания (когда они имеют желтовато-зеленый или голубовато-зеленый оттенок) добавляются разные оксиды металлов. В процессе варки они изменяют структуру стекла и его цвет. Из таких материалов делают посуду, художественные изделия, витражи.
Как изготавливают стекло?
В промышленности стекло производится в процессе варки. Сырье имеет название шихты. Стеклодувы доводят его до высоких температур и расплавляют. После нагревания нужно расплавленный материал охладить с особой температурой и скоростью для того, что оно застыло, так как надо. Самая важная задача состоит в том, чтобы не дать ему закристаллизоваться. Иначе стекло не будет таким ровным и гладким. Готовое стекло обладает пределом прочности, упругостью, плотностью, твердостью, хрупкостью, теплопроводностью и своей температурой плавления.
Читайте также: