유리가 모래로 만들어졌다고 하는데 왜 유리는 잘 깨지나요?

Question

유리가 모래로 만들어졌다고 하는데 모래는 뭉쳤을 때 단단하고 그런 느낌인데 왜 유리는 잘 깨지는 건가요? 제작 과정에서 어떤 변화가 있어서 그렇게 되는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

우선 유리는 주로 규산염과 소다 석회 등의 원료를 혼합하여 녹인 후 냉각시켜 만들어집니다. 이 과정에서 유리 분자 구조가 형성되는데 이 구조는 매우 단단하고 강한 결합을 가지고 있습니다. 그래서 모래와 같이 뭉쳐지지 않고 단단한 느낌을 주는 것입니다.

하지만 유리는 결합이 강하다는 것과 동시에 유연성이 부족합니다. 즉 유리 분자 구조는 약간의 외부 충격이나 압력에도 쉽게 깨지는 특성을 가지고 있습니다. 이는 유리가 만들어지는 과정에서 냉각 속도에 따라 결정이 성장하며 생기는 결함이나 스트레스 때문에 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 그렇지 않으면 유리의 내구성이 떨어져서 쉽게 깨질 수 있게 됩니다. 그리고 유리의 내구성을 높이기 위해 특별한 처리를 거치는 경우도 있습니다. 이는 제작 과정에서 주의를 기울여야 하며 특별한 처리를 통해 내구성을 높일 수 있습니다. 감사합니다.

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Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

1. 비정형 구조: 유리는 분자 구조가 비정형적이기 때문에 분자들이 서로 규칙적으로 배열되지 않습니다. 이는 유리가 강한 결정 구조를 갖지 않고 약한 결합을 가지기 때문에 부서지기 쉬운 경향이 있습니다.

2. 취약한 핵심 결합: 유리 분자 내부에서는 강한 결합이 형성되지만, 표면에 가까운 영역에서는 결합이 상대적으로 약해집니다. 이로 인해 유리 표면은 비교적 취약하게 되어 외부 충격이나 압력에 민감하게 반응하고 깨질 수 있습니다.

3. 열팽창: 유리는 열팽창 계수가 크기 때문에 온도 변화에 민감하게 반응합니다. 온도 변화로 인해 유리 내부의 분자들이 확장 또는 수축하면서 내부 응력이 발생할 수 있습니다. 이러한 내부 응력이 충분히 커지면 유리가 깨지게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

유리는 결졍형태로 모여있기 때문에, 외력이 가해져 한포인터에서라도 결정이 흐트러지면, 다른곳으로 응력이 전달되며 다같이 깨지게 됩니다.