Por que um copo de vidro pode rachar quando recebe água muito quente?

Quem já viu um copo, xícara ou um refratário de vidro estourar? Você sabe por que isso aconteceu?
Pois aí vai a dica!

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Porque o Vidro resiste a variação de calor
Porque o copo de vidro às vezes quebra com água quente?
Porque o copo de vidro trinca?
Por que um copo de vidro comum provavelmente se quebrará se for parcialmente ocupado com água fervente?
Por que enchendo completamente há menor probabilidade de se quebrar o copo?

Falando bem simplificadamente, quando o vidro aquece ou esfria, as moléculas que o compõe afastam ou se agrupam, respectivamente. Quando um vidro está gelado, e suas moléculas estão agrupadas, ele precisará de tempo para voltar ao seu estado normal.

Se ocorrer um choque térmico, isto é, se você aquecê-lo repentinamente - colocando água quente, por exemplo - as partes que recebem primeiro o calor da água quente dilata-se antes das outras do vidro que compõem o copo, fazendo com que haja uma descompensação entre o todo e o vidro irá estourar!

Recentemente isso aconteceu comigo. Eu assei pão de queijo num refratário de vidro e, quando ficou pronto, apoiei diretamente no fogão, que é uma superfície de vidro e que estava fria. O resultado pode ser visto aí ao lado.

Há uma "receitinha de vó": para evitar que o copo quebre quando você precisa colocar líquido quente algumas pessoas colocam uma colher de metal no copo, derramam a água quente sôbre a colher e conseguem diminuir o impacto do aquecimento numa determinada região do copo. O metal tem condutividade térmica maior que o vidro e, além disso, parte da colher está para fora do líquido quente, portanto, propiciando uma maior dissipação de calor.

Mas atenção: esse não é o fenômeno que acontece quando você coloca uma garrafa de vidro cheia de líquido no congelador. Não vai adiantar você já colocar a garrafa gelada no congelador porque ela não vai estourar por causa do vidro, mas sim por causa da água!
Quando a água congela, ela expande. Se você colocar a garrafa de vidro fechada e cheia de água no congelador, a água vai fazer pressão na garrafa quando congelar, fazendo com que a garrafa quebre.

Por tanto, fique esperto ao lidar com vidro e temperaturas diferentes!

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Porque o Vidro resiste a variação de calor

Por: Mauro Akerman – Escola do Vidro

O vidro é um material mal condutor de calor, isto é, se por exemplo em um dos lados de
uma vidraça se aquece, a face do vidro deste lado esquenta porém o calor leva um certo
tempo até atravessar a espessura e aquecer a outra face, pois o vidro oferece resistência à
passagem do calor.

Portanto quando colocamos um líquido quente dentro de um copo a superfície do vidro em
contato com a água se aquece e se dilata. Enquanto isto a superfície externa ainda esta
fria e não quer se dilatar. Como resultado gera-se tensões de tração na superfície fria
externa, e se este valor for acima do que o vidro pode suportar ele vai quebrar.
Desta maneira podemos afirmar que a capacidade de resistir a choques térmicos é
inversamente proporcional a quanto o vidro se dilata quando aquecido. Ou seja quanto
maior for a dilatação térmica, menor será a resistência do vidro a mudanças bruscas de
temperatura.

A dilatação térmica depende da composição química do vidro. Para os vidros sodoc
álcicos, que são a grande família que compreende as embalagens e vidros planos, peças
de 4 a 5 mm de espessura suportam algo em torno de 60oC de diferença de temperatura. É
portanto desaconselhável colocar água fervendo (100 oC) em um copo a temperatura
ambiente.

Quanto mais fina for a peça, ainda que produzida com o mesmo vidro, menores serão as
diferenças de temperatura entre os pontos frios e quentes e portanto mais resistente ela
será ao choque térmico.

A quebra sempre se dá na região mais fria da peça, onde ocorre a tração, e comumente o
risco maior de quebra é quando o vidro está quente e sofre um esfriamento rápido. Por
exemplo: tirar uma peça do forno e colocá-la sob a torneira ou sobre uma superfície
metálica fria.

Por outro lado se o aquecimento é homogêneo em toda a superfície, como dentro de um
forno, toda a superfície fica comprimida devido ao aquecimento e não há quebra.
Para aumentar a resistência ao choques térmicos de produtos de vidro, fundamentalmente
se empregam dois recursos:

– A têmpera, que deixa a superfície do vidro em compressão (vide Gotas de Vidro da
edição de maio/00) e neste caso as diferenças de temperaturas devem ser maiores para
poderem eliminar o efeito de compressão da superfície ocasionada pela têmpera. A
resistência destes vidros chega até cerca de 200 oC. É o caso da linha Duralex, que são
produtos domésticos de vidro sodo-cálcicos temperados, e que portanto resistem sem
problemas a água fervente.

– A mudança da composição do vidro para outra que dilate menos com o aquecimento, É
o caso do nosso Marinex, que trata-se de um vidro borossilicato, que dilata cerca de 50%
menos do que um vidro sodocálcico para as mesmas temperaturas, e por isso pode resistir
a esfriamentos bruscos de até 150 oC. Este vidro quando temperado pode ainda atingir
resistência a choques de até 400 oC.

Porém acima dos 300 oC, que é o máximo que se atinge em um forno doméstico, depois de
algum tempo o vidro pode começar a perder sua tempera, e portanto não é aconselhável
se utilizar acima disto, assim como em contato direto com a chama que tem temperaturas
superiores a 1000 oC.

Existem vidros ainda mais resistentes como os de sílica pura, que por sua dificuldade de
obtenção e por conseqüência alto custo, só são empregados em aplicações especiais. Eles
quase não se dilatam com o aquecimento e portanto tem uma resistência ao choque
térmico enorme. Podem receber a chama diretamente e ser colocados em seguida sob
água fria sem trincar.

Existe uma família de materiais chamada de vitrocerâmicos que a grosso modo são
constituídos de uma base de vidro onde se formou cristais controladamente. Estes cristais
podem ser tão pequenos que não impedem a passagem da luz deixando este material com
o mesmo aspecto do vidro. Uma característica muito explorada destes materiais é
justamente sua baixa dilatação térmica, semelhante à do vidro de sílica pura, sendo por
isso empregados em panelas e frigideiras que podem receber a chama diretamente, assim
como em mesas de fogões elétricos, onde as resistências de aquecimento são fixadas
diretamente sobre a chapa de vitrocerâmico.

Porque o copo de vidro às vezes quebra com água quente?

A água quente resfria quando toca o copo, encolhendo e puxando o copo para dentro. O copo fica quente e dilata, causando a quebra de suas moléculas. A região interna do copo dilata mais rapidamente do que a região externa, causando a quebra do mesmo.

Porque o copo de vidro trinca?

Resposta verificada por especialistas Quando aquecemos uma molécula, a mesma se expande e quando resfriamos uma molécula a mesma se contrai. O mesmo acontece com o vidro, sua molécula ao ser aquecida bruscamente aumenta seu volume e como elas estão em um espaço determinado, racham.

Por que um copo de vidro comum provavelmente se quebrará se for parcialmente ocupado com água fervente?

a) Um copo de vidro comum provavelmente se quebrará se for parcialmente ocupado com água fervente pelo simples fato de que nesse corpo, existirá partes com uma temperaturas diferentes em relação a temperatura da água fervente, esse fato influenciará diretamente na dilatação do vidro e por isso a ocorre a quebra.

Por que enchendo completamente há menor probabilidade de se quebrar o copo?

Resposta verificada por especialistas A diferença de dilatação térmica entre a parte de baixo e de cima causa uma tensão que quebra o copo, se você encher o copo até o topo a dilatação será uniforme por isso o copo não se quebra.