Was ist ein Thermoschock?

Glas dehnt sich beim Erwärmen aus und zieht sich beim Abkühlen zusammen.

Kühlt das gesamte Glas langsam und gleichmäßig ab, erfolgt diese Veränderung kontrollierter.

Wenn jedoch ein Bereich wesentlich schneller abkühlt als ein anderer, versucht sich der kalte Bereich bereits zusammenzuziehen, während die wärmeren Bereiche noch ausgedehnt sind.

Dadurch entstehen mechanische Spannungen im Glas.

Überschreiten diese Spannungen die Belastbarkeit des Materials, kann das Glas reißen oder brechen.

Ist Borosilikatglas nicht thermoschockbeständig?

Borosilikatglas 3.3 besitzt einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und ist deshalb gegenüber Temperaturänderungen widerstandsfähiger als herkömmliches Kalk-Natron-Glas.

Aus diesem Grund wird es häufig für Bechergläser, Erlenmeyerkolben und andere erhitzbare Laborgeräte verwendet.

Aber: Thermoschockbeständigkeit bedeutet nicht vollständige Thermoschock-Unempfindlichkeit.

Sehr große oder schnelle Temperaturänderungen können auch Borosilikatglas beschädigen.

Warum ist eine kalte Arbeitsfläche problematisch?

Wird heißes Glas direkt auf eine kalte Metall-, Stein- oder Keramikoberfläche gestellt, kann der Boden sehr schnell abkühlen, während die oberen Bereiche noch heiß bleiben.

Dadurch entstehen Temperaturunterschiede und Spannungen innerhalb des Glases.

Eine trockene, geeignete und hitzebeständige Unterlage ist deshalb vorzuziehen.

Heißes Glas mit kaltem Wasser abkühlen?

Das Übergießen von heißem Glas mit kaltem Wasser oder das Eintauchen in kaltes Wasser kann einen starken Thermoschock verursachen.

Die äußere Oberfläche kühlt sehr schnell ab, während das Innere noch heiß sein kann.

Bei großen oder dickwandigen Glasgeräten kann dieses Risiko besonders hoch sein.

Warum spielen Größe und Wandstärke eine Rolle?

Die Thermoschockbeständigkeit hängt nicht nur von der Glasart ab.

Auch Wandstärke, Geometrie, Volumen, Temperaturverteilung und Oberflächenzustand sind von Bedeutung.

Bei dickwandigem Glas können sich während einer schnellen Abkühlung größere Temperaturunterschiede zwischen Innen- und Außenseite entwickeln.

Kratzer und Mikrorisse erhöhen das Risiko

Kleine Kratzer, Absplitterungen und Mikrorisse können als Spannungskonzentrationspunkte wirken.

Unter thermischer Belastung kann ein Glas genau an diesen Schwachstellen brechen.

Daher sollte erhitzbares Laborglas vor der Verwendung visuell kontrolliert werden.

Nasse und sehr kalte Oberflächen vermeiden

Auch eine nasse Arbeitsfläche kann zu einer lokalen und ungleichmäßigen Abkühlung führen.

Ähnliches gilt für sehr kalte Metallflächen.

Wie sollte heißes Laborglas abgekühlt werden?

Der wichtigste Grundsatz lautet: plötzliche Temperaturänderungen vermeiden.

Heißes Laborglas sollte auf einer geeigneten, trockenen und hitzebeständigen Unterlage möglichst langsam und kontrolliert abkühlen.

Die Temperatur- und Thermoschockgrenzen des Herstellers sollten berücksichtigt werden.

Kann ein Thermoschock auch beim Erwärmen auftreten?

Ja.

Auch schnelles oder ungleichmäßiges Erwärmen von kaltem Glas kann Spannungen verursachen.

Daher sollten sowohl Erwärmung als auch Abkühlung kontrolliert erfolgen.

Fazit

Schnelles Abkühlen von heißem Laborglas kann erhebliche thermische Spannungen verursachen.

Auch Borosilikatglas 3.3 besitzt trotz seiner hohen Temperaturwechselbeständigkeit praktische Grenzen.

Kontrolliertes Erwärmen, langsames Abkühlen und regelmäßige Sichtkontrollen helfen, Glasbruch zu vermeiden und die Lebensdauer von Laborglas zu verlängern.