لماذا تنكسر بعض أكواب الزجاج عند وضع الشاي الساخن بها؟

لابد أنك في مرحلة ما من حياتك قمت بصب الشاي الساخن أو المغلي أو أيّ مشروب ساخن آخر في الأكواب سواء لتقديمها أو لشربها بنفسك، وفجأة ينكسر الكوب لوحده، وتساءلت بينك وبين نفسك عن سبب انكسار الكوب عند وضع الشاي الساخن بها دون أن يلمسه أحد، في الحقيقة يعود سبب هذه الظاهرة لاجتماع مجموعة من الظواهر سأتكلم عنها في بقية الجواب.

لا تستغرب حدوث هذه الظاهرة، فيمكن أن تحدث حتى في أكثر أنواع الزجاج مقاومًة مثل زجاج البوروسيليكات (borosilicate)، وتسمى هذه الظاهرة الفريدة بـ “ظاهرة الصدمة الحرارية” (thermal shock)، لسوء الحظ ليست جميع الأكواب وأنواع الزجاج مناسبة في درجات الحرارة المرتفعة، وغير قادرة على التعامل مع الحرارة، كما يتم صنع الأكواب بأحجام وسماكات مختلفة، فمنها الرقيق ومنها الثخين، في هذا دور مهم بحدوث هذه الظاهرة.

عند سكب الشاي الساخن أو المغلي في الكوب يؤدي إلى تسخين الزجاج (حيث كانت درجة حرارة الكوب تماثل درجة حرارة الغرفة الموجود فيها)، فتقوم الطبقة الداخلية من الزجاج بامتصاص الحرارة، وهذا الامتصاص يؤدي إلى تمدد الجزيئات الداخلة في تكوين هذا الزجاج، وذلك يعني أن الطبقة الداخلية للكأس سوف تتوسع، وهذا التمدد يحصل في جميع الأكواب دون استثناء (سواء كانت ثخينة أم رقيقة) بسبب عدم قدرة الزجاج على نقل الحرارة بشكل جيد (ناقلية حرارية ضعيفة)؛ أي أن سرعة انتقال أو توصيل الحرارة من الطبقة الداخلية وباتجاه الطبقة الخارجية تكون بطيئة.

وذلك يعني أنّ عندما يكون الكوب ساخن من الداخل، تكون الطبقة الخارجية لا تزال باردة نسبيًا ولم تصل إليها الحرارة، وكلما كان الكوب أسمك، سيحتاج إلى وقت أكبر لنقل الحرارة عبره، وبالتالي يكون معرض للكسر بدرجة أكبر، أما بحال الكوب الرقيق؛ يمكن أن تنتقل الحرارة بسرعة وتتوحد درجتها في كل من الطبقة الداخلية والخارجية، تتمدد أيضًا الطبقة الخارجية، وذلك يحميها من الانكسار.

وعند تمدد وتوسع الطبقة الداخلية من الزجاج بشكل كبير يحرّض على تطبيق ضغط هائل على الطبقة الخارجية من الزجاج، فإذا لم تستطع الطبقة الخارجية الصمود أمام هذا الضغط الكبير سيؤدي ذلك إلى انكسار الكوب، وطبعًا هذا يعتمد على درجة حرارة الشاي ، فإذا كان فاترًا فقط لن يحدث شيء، ولكن إذا كان ساخنًا جدًا سوف ينكسر الكوب بكل تأكيد، وباختصار إذا كان هناك فارق زمني بين تمدد الداخلية والخارجية سيعرض الطبقة الخارجية إلى الضغط الكبير الذي يمكن يصل إلى حد معين لا يمكن للزجاج تحمله فينكسر الكوب.

مع ذلك يمكنك أن تتجنب تكسر الأكواب أثناء سكب من خلال اتباع بعض الخطوات، وهي: