O vidro de sílica, especificamente na forma de vidro de borossilicato, pode suportar uma pressão significativa devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica e tolerância a altas temperaturas. O vidro borossilicato é conhecido pela sua capacidade de suportar uma grande diferença de temperatura sem fraturar, o que está diretamente relacionado com o seu baixo coeficiente de expansão linear (3,3 x 10-6 K-1). Esta propriedade permite-lhe manter a integridade estrutural sob temperaturas e pressões variáveis, tornando-o adequado para utilização em equipamentos sob pressão.
Explicação:
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Baixa Expansão Térmica: O vidro borossilicato tem um coeficiente de expansão linear excecionalmente baixo, o que significa que não se expande ou contrai significativamente com mudanças de temperatura. Esta caraterística é crucial para manter a integridade estrutural do vidro sob pressão, pois reduz o risco de quebra por stress térmico.
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Tolerância a altas temperaturas: O vidro de borosilicato pode suportar altas temperaturas, com uma temperatura operacional máxima permitida de 200°C sob condições típicas. Esta tolerância a altas temperaturas é essencial em aplicações onde o vidro pode ser exposto ao calor, como em processos químicos e farmacêuticos. O vidro começa a amolecer a 525°C e transita para um estado líquido acima de 860°C, indicando as suas robustas propriedades térmicas.
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Resistência à pressão: A combinação de baixa expansão térmica e tolerância a altas temperaturas faz do vidro borossilicato um excelente material para lidar com pressão. Por exemplo, em reatores de vidro feitos de vidro borossilicato G3.3, o projeto pode suportar pressões de até 0,0095 milipascal no estado de trabalho. Essa resistência à pressão é crucial para manter a segurança e a eficiência de processos que envolvem altas temperaturas e pressões.
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Integridade estrutural: A capacidade do vidro borossilicato de manter sua forma e resistência sob temperaturas e pressões variáveis é particularmente importante em aplicações como tubulações de vidro. A baixa expansão térmica reduz a necessidade de medidas compensatórias dispendiosas para a expansão térmica, garantindo a integridade estrutural do equipamento de vidro.
Em resumo, o vidro de sílica, particularmente na forma de vidro borossilicato, pode suportar pressões significativas devido às suas propriedades térmicas únicas e integridade estrutural. Essas características fazem dele um material preferido em várias aplicações de alta pressão e alta temperatura, incluindo equipamentos de laboratório, reatores químicos e dispositivos médicos.
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