В гостях у стеклодува

Жвирблис В.Е.
(«ХиЖ», 1966, №3)

Уже по крайней мере полвека ни один химик ни в одной химической лаборатории мира не пользуется стеклянной ретортой — традиционным символом химии. Но стекло было и остается основным материалом, из которого изготовляется лабораторная посуда.

В этом нет ничего удивительного. Стекло прозрачно — оно не мешает наблюдать за ходом реакций, оно не разрушается большинством широко применяемых химических реактивов, и, наконец, из стекла можно легко делать любые, даже самые замысловатые приборы. Легко?

Каждый, кто когда-либо бывал в химической лаборатории, помнит, наверное, каким порой совершенно фантастическим оборудованием пользуется химик. Но при беглом знакомстве любой, даже самый сложный прибор кажется не более удивительным, чем, скажем, огромное ветвистое дерево, выросшее из маленького семечка.

Но попробуйте хотя бы на секунду задуматься — а как это сделано? Ведь каждый из этих приборов создан руками умельца-стеклодува из обыкновенных стеклянных трубочек...


Стекло – удивительный материал. Подавляющее большинство веществ, после нагревания до определенной температуры, переходит из твердого состояния в жидкое. Этот переход происходит так резко, что точка плавления вещества считается одной из его важнейших физических характеристик.

А вот у стекла такой точки нет. При повышении температуры оно постепенно размягчается. И наоборот, при охлаждении медленно затвердевает, превращаясь в аморфную хрупкую массу. Это свойство настолько своеобразно, что иногда даже говорят об особом, стеклообразном состоянии вещества.

Почему же так происходит? При достаточно высокой температуре стекло ведет себя как обычная, хотя и очень вязкая жидкость. Но если вязкость жидкого стекла всего лишь (!) в 10' (то есть в десять тысяч) раз больше вязкости воды, те при понижении температуры она катастрофически — в сотни миллиардов раз — увеличивается. В результате этого стекло просто не успевает закристаллизоваться.

Но мы говорили, что процесс затвердевания стекла происходит постепенно, а не сразу. А что же делается при температуре не очень низкой, но и не слишком высокой? В этом случае стекло еще не хрупкое, но уже и не жидкое. Оно густое, вязкое, и пластичное — вроде патоки. Именно в таком — рабочем — состоянии из него и можно изготовлять разнообразные химические приборы.


Мы нагрели стеклянную трубку до рабочей температуры. А что дальше? Что можно из этой трубки сделать?

Попробуем сначала ее растянуть. Впрочем, даже эта простейшая операция уже требует известного навыка: во-первых, нагревая трубку, ее надо непрерывно вращать; во-вторых, когда стекло размягчилось, его надо вынести из пламени горелки, и все еще непрерывно вращая, не спеша растянуть в разные стороны. Вот так:


s19660365 stekl1.jpg

s19660365 stekl2.jpg

Этим простейшим приемом — оттягиванием — стеклодуву приходится пользоваться очень часто. А что получится, если стеклянную трубку нагревать дальше, не вынимая из пламени стеклодувной горелки?
В этом случае расплавленный участок стеклянной трубки будет сам по себе съеживаться, а стенки трубки утолщаться, до тех пор, пока не сольются вместе:


s19660365 stekl3.jpg


Этот прием называется осаживанием.

Теперь попробуем перейти к более сложной операции. Сначала, пользуясь уже знакомым нам приемом — оттягиванием, — сделаем заготовку. У этой заготовки один оттянутый кончик запаян, а другой — открыт. Осаживая стекло в том месте, где оттяжка переходит в широкую трубку, ее можно отделить — отпаять:


s19660365 stekl4.jpg


Теперь поддуем в другую, открытую оттяжку нашей заготовки:


s19660365 stekl5.jpg


Но что это?! Ай-яй-яй! Так резко дуть нельзя. Работать со стеклом надо спокойно. Только так, поддувая очень-очень осторожно, у стеклянной заготовки можно сделать круглое дно:


s19660365 stekl6.jpg


Ну, а почему же все-таки стеклодув называется стеклодувом? Пока что мы поддували только один раз — когда делали круглое дно.

Стеклодуву приходится поддувать практически при выполнении любой уже знакомой нам операции — и оттягивания, и осаживания, и изготовления дна. Но иногда ему приходится и выдувать.

Возьмем заготовку, которую уже делали раньше, и начнем нагревать ее, непрерывно вращая, чуть выше того места, которое мы нагревали в предыдущий раз. При этом стенки заготовки будут осаживаться; чтобы они не осели совсем и не слиплись друг с другом, будем время от времени выравнивать их поддуванием:


s19660365 stekl7.jpg


Теперь, когда стенки стали уже достаточно толстыми, вынем нашу заготовку из пламени и, продолжая вращать (чтобы расплавленный участок трубки не осел вниз), спокойно и не торопясь будем дуть в незапаянное отверстие:


s19660365 stekl8.jpg


Эта операция так и называется: выдувание шарика:


s19660365 stekl9.jpg


А теперь представьте себе, что химику нужен какой-то стеклянный прибор. Он, как мог, нарисовал эскиз, и принес его мастеру. Вот он, этот рисунок:


s19660366 stekl10.jpg


Прибор, который нарисовал химик, состоит из двух частей: круглой колбы с широким цилиндрическим горлом, и припаянного к нему отвода.

С чего же начать? Перво-наперво следует подобрать нужное стекло: кусок широкой трубки (ее ширина должна быть равна ширине горла) и кусок узкой трубки для изготовления отвода.

Как мы уже знаем, без подготовительных операций из трубки нельзя сделать шарик — колбу. Поэтому сначала сделаем заготовку, оттянув концы широкой трубки и затем — точь-в-точь как мы это делали раньше — выдуем шарик. Ну, а что дальше? Ведь в стенке горла нам каким-то образом надо проделать отверстие.

Вспомним, что получилось, когда мы поддували сильно и резко. Ведь у нас насквозь продулась дырка!

Так и сделаем. Сильно нагреем стенку заготовки в одном месте и резко дунем:


s19660366 stekl11.jpg


Итак, у нас есть отверстие, к которому нужно припаять отвод. Для того, чтобы выполнить эту операцию, сильно нагреем края продутого отверстия и одновременно — один из концов отвода:


s19660366 stekl12.jpg


Затем вынесем их из пламени горелки, осторожно соединим, чуточку поддуем, вытянем — и спай готов!


s19660366 stekl13.jpg


Теперь можно заняться изготовлением горла. Для этого на месте горла сделаем круглое дно и продуем его:


s19660366 stekl14.jpg


Острые края отверстия оплавим и подравняем специальным инструментом — разверткой. Вот, посмотрите, что получилось:


s19660366 stekl 15.jpg


Когда горло охладится, заткнем его пробкой, через которую пропущена трубка для дутья, отпаяем не нужную теперь оттяжку, выровняем поддуванием круглое дно колбы, отрежем и оплавим конец отводной трубки — и заказ химика выполнен.


Как видите, чтобы изготовить довольно простой прибор, пришлось в определенной последовательности проделать изрядное число операций. И хотя сами по себе они в достаточной степени просты, выполнить их быстро, точно и ловко — не такая уж легкая задача.

Дело в том, что стекло — очень капризный материал. Перегреешь его чуть выше рабочей температуры, и оно «убежит» из рук — сомнется, слипнется, спаяется не там где надо. Зазеваешься и переохладишь его, и вот уже раздался легкий, но зловещий звон — изделие лопнуло и исправить его уже невозможно...

Искусство стеклодува как раз и состоит в том, чтобы чувствовать температуру стекла, держать его все время в рабочем состоянии. Для этого одну часть изделия надо время от времени нагревать, другую охлаждать; приходится также непрерывно изменять форму, размеры и температуру пламени горелки. И все это надо делать «на одном дыхании», не задерживаясь ни на долю секунды!

И когда наблюдаешь за тем, как работает опытный мастер-стеклодув, то невольно приходит на ум сравнение с органистом, исполняющим многоголосную фугу...

123

Разные разности

01.03.2021 16:00:00

…в Намибии впервые обнаружены два карликовых жирафа ростом 2,8 и 2,6 м

…семнадцать землетрясений с магнитудой M ≥ 6,5 в 1994–2017 гг. произошли в течение двух суток после 50 сильнейших магнитных бурь

…создан хирургический микробот в корпусе размером 6×16 мм, который управляет оптоволоконным лазером и может быть интегрирован в существующие эндоскопические инструменты…

>>
23.02.2021 16:00:00

Кобчик — маленький сокол, который прилетает к нам из Африки в мае. Однако его поголовье падает, и поэтому Союз охраны птиц России объявил его птицей 2021 года, года Кобчика.

>>
16.02.2021 16:00:00

Зима — самое время, когда можно эффективно расправляться с избыточным весом. Это выяснили канадские исследователи из Лаврентийского университета.

>>
08.02.2021 14:00:00

…разработан интерфейс, который позволяет мышам управлять курсором с помощью активности их мозга…

…беспрецедентное по продолжительности (четыре месяца) и интенсивности истощение стратосферного озона над Арктикой наблюдалось с января по апрель 2020 года…

…в Московской области впервые замечен инвазионный вид жука-долгоносика Polydrusus formosus, широко распространенный в Центральной и Южной Европе; в России встречался лишь в Крыму, но в 2015 году был обнаружен в Летнем саду Санкт-Петербурга…


>>
02.02.2021 16:00:00

Доцент философии из Хьюстонского университета задумался об истоках ошибок в системах искусственного интеллекта (ИИ). Интересно, что таинственные сбои зачастую фиксируют, а то и создают не сами исследователи, а другие системы ИИ.

>>