[科普中國(guó)]-波隆尼瓶

波隆尼瓶（Bologna bottle，Bologna，音/b?ˋlon?/），是一種具有類(lèi)似強(qiáng)化玻璃性質(zhì)的玻璃瓶。

在玻璃瓶制造過(guò)程的冷卻階段，將瓶子外層玻璃迅速冷卻，而讓內(nèi)層緩慢降溫。由于內(nèi)外層玻璃冷卻速度不同，導(dǎo)致內(nèi)層與外層玻璃產(chǎn)生不同應(yīng)力，外層玻璃形成壓應(yīng)力（compressive stress），而內(nèi)層玻璃呈現(xiàn)拉應(yīng)力（tensile stress），于是制成所謂的波隆尼瓶。

簡(jiǎn)介波隆尼瓶（Bologna bottle，Bologna，音/b?ˋlon?/），是一種具有類(lèi)似強(qiáng)化玻璃性質(zhì)的玻璃瓶。

在玻璃瓶制造過(guò)程的冷卻階段，將瓶子外層玻璃迅速冷卻，而讓內(nèi)層緩慢降溫。由于內(nèi)外層玻璃冷卻速度不同，導(dǎo)致內(nèi)層與外層玻璃產(chǎn)生不同應(yīng)力，外層玻璃形成壓應(yīng)力（compressive stress），而內(nèi)層玻璃呈現(xiàn)拉應(yīng)力（tensile stress），于是制成所謂的波隆尼瓶。

由于這種特殊的冷卻方式，使波隆尼瓶外層可以承受極重的敲擊力而不破；但內(nèi)層只要受到一點(diǎn)輕微的震動(dòng)或刮痕，即可導(dǎo)致瓶子瞬間破裂。由于這種特性，波隆尼瓶常被用來(lái)做玻璃物理性的展示或魔術(shù)表演。

波隆尼瓶與魯珀特之淚具有相同的物理原理。1

歷史在1740年代波隆尼瓶即已存在，由這種瓶子是在意大利的波隆那（Bologna）發(fā)現(xiàn)的，因此被稱(chēng)為 Bologna bottle。當(dāng)時(shí)玻璃工匠吹制波隆尼瓶的方法，是在玻璃瓶吹好之后馬上放在空氣中冷卻，而不是放回爐子里面降溫（退火）。當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)用這種方法做出的玻璃瓶都有一個(gè)特殊的現(xiàn)象，就是即使玻璃瓶從高處掉到磚頭地面，瓶身仍可保持完整不破，但如果將一小塊燧石放到瓶子里面，瓶身馬上破裂。

雖然這種瓶子可以抵擋強(qiáng)大外力，卻因?yàn)閮?nèi)部極為脆弱的缺點(diǎn)，波隆尼瓶并未真正被拿來(lái)使用。1

魯珀特之淚魯珀特之淚（Prince Rupert's Drop——直譯“魯珀特親王之滴”，），又稱(chēng)荷蘭淚（Dutch tears），以萊茵河的魯普萊希特親王名字命名。是將熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中，就會(huì)形成這些如同蝌蚪狀的玻璃淚滴。被俗稱(chēng)魯珀特之淚的這種玻璃有著奇妙的物理特性：淚珠本身就和實(shí)心玻璃沒(méi)什么兩樣，捏捏錘錘都安然無(wú)恙。然而，若是抓住其纖細(xì)的尾巴、稍微施加一些壓力，那么整顆玻璃淚就會(huì)瞬間爆裂四濺、徹底粉碎。

魯珀特之淚碎裂的原理叫做“裂紋擴(kuò)展”，源于其內(nèi)部不均衡的壓力：當(dāng)熔化的玻璃滴入冰水中時(shí)，玻璃表面迅速冷卻形成外殼，而殼下的玻璃還仍然是液態(tài)。等到核部的玻璃也冷卻凝結(jié)時(shí)，由于體積變化，液態(tài)的玻璃自然而然地向著已經(jīng)是固態(tài)的外殼收縮，導(dǎo)致靠近表面的玻璃受到很大的壓應(yīng)力、而核心位置則被拉扯向四周，受到拉應(yīng)力。

當(dāng)尾部遭到破壞時(shí)，這些殘余應(yīng)力迅速釋放出來(lái)，使得裂紋瞬間傳遍全體、支離破碎。據(jù)高速攝影技術(shù)觀測(cè)，其裂紋的傳遞速度可達(dá)秒速1,450米至1,900米。

它可以說(shuō)是鋼化玻璃的一種。2

參見(jiàn)熱應(yīng)力

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所