Краткий обзор предприятий производящих хрусталь

Пересчёт состава стекла из весовых процентов в молярные
Состав стекла:
SiO2 = 58%
B2O3 = 1%
PbO = 24%
ZnO = 1%
Na2O = 1%
K2O =15%
Определим число молей каждого компонента
nSiO2=58/60=0,967
nNa2O=1/62=0,016
nK2O=15/94=0,159
nZnO=1/81=0,012
nPbO=24/223=0,108
nB2O3=1/70=0,014
=1,276
Откуда:
NSiO2=0,967*100/1,276=76,49
NNa2O=0,016*100/1,276=1,25
NK2O=0,159*100/1,276=12,46
NZnO=0,012*100/1,276=0,94
NPbO=0,108*100/1,276=8,46
NB2O3=0,014*100/1,276=1,097
метод А.А. Аппена
А.А. Аппен предложил метод расчёта ряда свойств стекла (плотность, показатель преломления, средняя дисперсия, линейный коэффициент термического расширения, модули упругости и сдвига, диэлектрическая проницаемость, поверхностное натяжение). Он получил приближенно усреднённые парциальные величины (аддитивные коэффициенты), которые используют для расчёта свойств стекла.
Для приближённо-усреднённых величин, не являющихся постоянными, выедены уравнения, которые применяют для получения коэффициентов, пригодных для расчёта свойств стекла.
SiO2

1. 
   молекулярный объём
   

VSiO2=27,25+0,035*( NSiO2-67)= 27,25+0,035*( 76,49-67)=27,6 /моль

2. 
   показатель преломления
   

nSiO2=1,475+0,0005*(76,49-67)=1,48

3. 
   линейный коэффициент термического расширения
   

*=38-1,0*(76,49-67)=28,51

4. 
   модуль упругости
   

*=7,15+0,02*(76,49-67)=7,34 кгс/

5. 
   модуль сдвига
   

*=3,0+0,01*(76,49-67)=3,09 кгс/
Для других свойств SiO2 приближённо-усреднённые величины принимают постоянными:

6. 
   средняя дисперсия
   

*=675

7. 
   диэлектрическая проницаемость при частоте 4,5* Гц
   

=3,8

8. 
   поверхностное натяжение при t=1300
   

*=290 дин/см
B2O3
Приближённо-усреднённые параллельные величины для B2O3 изменяются при переходе от одной группы стёкол к другой очень сильно. Эти величины зависят прежде всего от соотношения молярного содержания окислов металлов и борного ангидрида , определяемого по уравнению:
=( NMeO2+ NMeO- NAl2O3)/ NB2O3
где
NMeO2= NNa2O+ NK2O=1,25+12,46=13,71
NMeO=0
Тогда =13,71/1,097=12,498
>4 тогда
1) молекулярный объём =18,5 /моль
2) показатель преломления =1,71
3) линейный коэффициент термического расширения *=-50,0
модуль упругости *=18 кгс/
5) модуль сдвига *= 7,5 кгс/

6. 
   средняя дисперсия *=800
   

B2O3 – поверхностно-активный элемент стекла
Na2O
1) молекулярный объём =20,2 /моль
2) показатель преломления =1,59
3) линейный коэффициент термического расширения *=395
модуль упругости *=5,95 кгс/
5) модуль сдвига *= 1,75 кгс/
6) средняя дисперсия *=800
7) диэлектрическая проницаемость при частоте 4,5* Гц =17,6
8) поверхностное натяжение при t=1300 *=295 дин/см
K2O
1) молекулярный объём =34,1 /моль
2) показатель преломления =1,575
3) линейный коэффициент термического расширения *=465
модуль упругости *=4,1 кгс/
5) модуль сдвига *= 1,1 кгс/
6) средняя дисперсия *=1300
7) диэлектрическая проницаемость при частоте 4,5* Гц =16,0
K2O - поверхностно-активный элемент стекла
ZnO
1) молекулярный объём =14,5 /моль
2) показатель преломления =1,711
3) линейный коэффициент термического расширения *=50
модуль упругости *=6 кгс/
5) модуль сдвига *= 2,90 кгс/
6) средняя дисперсия *=1650
7) диэлектрическая проницаемость при частоте 4,5* Гц =14,4
ZnO - поверхностно-активный элемент стекла
PbO
1) молекулярный объём =23,5 /моль
2) показатель преломления =2,150
3) линейный коэффициент термического расширения *=130
модуль упругости *=4,3 кгс/
5) модуль сдвига *= 1,45 кгс/
6) средняя дисперсия *=5280
7) диэлектрическая проницаемость при частоте 4,5* Гц =22
PbO - поверхностно-активный элемент стекла
Средний линейный коэффициент термического расширения может быть рассчитан по методу А.А. Аппена с точностью до 2,2*. Точность расчёта других свойств стекла (модуля Юнга и модуля сдвига) лежит в пределах 3%.
Таким образом, основные преимущества расчётного метода А.А. Аппена заключается в следующем:

• 
  приближённо-усреднённые парциальные величины рассчитаны А.А. Аппеном для большого числа компонентов, в том числе и не окисных, что даёт возможность рассчитывать величины свойств самых разнообразных стёкол;
  
• 
  метод обеспечивает высокую точность полученных результатов;
  
• 
  метод позволяет рассчитывать величины восьми свойств, относящихся к группам механических, оптических, термических и электрических свойств.