温度差でガラスが割れることについて

車のフロントガラスが凍結しているので、熱湯90-100℃をかけても大丈夫か?
質問検索したところ、「やめた方が良い、50-60℃位にしておいた方が良い」という
回答と、「大丈夫です」という回答と両方ありました。

私も実際に経験したのは、熱したガラスに水をかけた場合です。この場合、おそらく
お湯が沸騰してしまい、蒸発したから、100℃以上vs室温の水25℃程度。逆のケースは
たまたまかもしれませんが、経験したことはありません。

凍結したガラス -5℃? vs 熱湯90-100℃。

前者の100℃以上がどの位なのかが問題になりそうですが、場合によってはどちらも、
100℃程度の温度差。温度の上下関係によって違いはあるのか、、、?
うまく整理できません。

よろしくお願い致します。

以上

No.6 回答者： tocoche 回答日時： 2003/01/27 18:42

フロントガラスに使われる強化ガラスは、溶けたガラスに空気を吹きつけて表面を急速に冷やし、その後内部が冷えて収縮することにより表面に圧縮の力（熱応力）が加わっています。

　内部には逆に引っ張りの力が加わっているので、傷が内部に進行すると一気に破壊が進みます。　熱膨張の力を使っているので、耐熱ガラスとは逆ですね。

この回答への補足

皆さんに色々教えていただき、色々わかってきました。ただ、やはり、形状とか、
傷、構造以外に、もっと本質的に温度差の方向による違いがないものか、ずっと
考えていました。

そこで、やっと次のことに気付きました。
1gの水の温度が1℃上がるのに必要な熱量は1cal。これは上がる場合も下がる場合も
同じ。では！　　
水の気化熱は、40.66 kJ/mol
融解熱は6.01kJ/mol
つまり、熱くなったガラスに水をかけると、比熱により熱が奪われるとともに、気化熱
により、熱が奪われます。これが、40.66 kJ/mol。一方、凍結したガラスに熱湯を
かける場合、凍ったとしても6.01kJ/molしかない。
この違いがポイントなのではないでしょうか?

みなさんのお考えをお聞かせください。

以上

補足日時：2003/01/28 02:36

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

ガラスは一様ではなく、既に応力が加わっているのですね。表面の傷なら、圧縮の
力が働いているから、広がらないということですね。ただ、内部に達すると、、、。

お湯をかけると、収縮していたところが、膨張で戻ると言うことで大丈夫のようにも
思えますが、やはり、圧縮と引っ張りのバランスが崩れると危険そうにも思います。

ありがとうございました。
以上

お礼日時：2003/01/28 02:36

No.5 回答者： shota_TK 回答日時： 2003/01/27 13:14

No2のしょうたです．

No3さんのお礼についてですが，一般的な板ガラスの場合，「熱いガラスに冷水は
割れて，冷たいガラスに熱湯は割れない」という理論は正しいです．
ガラスは表面のキズから割れが発生するのですが，表面を冷却したときに
キズが開くような力がかかるんです．このため，板ガラスは冷却に弱いという
特徴を持っています．
しかし，片面からお湯をかける行為は，別の見方をすれば，裏面を冷却している，
とも考えることができますよね．フロントガラスの場合，裏面のキズは
表面よりもずっと少ないと思いますが，製造時にわずかな欠陥は必ず存在します．
だから，安心とは言えませんよね．
温度差も重要ですが，ガラスのようにもろい材料の場合，
変形の方向（圧縮か引張りか）がとても重要です．
あと，50℃程度でしたら，ガラスにき裂がなければ多分大丈夫だと思いますが，
実際にやってみると，フロントガラスに凍り付いちゃって大変ですよ．
お湯を使う方法は，案外大変ですので，オススメしないです．

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

温度差の方向による違いに関するご説明をいただけて嬉しいです。
傷が入っていたとすると、その面が冷やされる時に割れやすい---すごく
納得です。

ありがとうございました。
以上

お礼日時：2003/01/27 13:45

No.4 回答者： nozomi500 回答日時： 2003/01/27 11:21

＃３の回答にあるように、熱膨張が割れる原因ですから、それを考慮してできていないガラスに熱湯は止めたほうがいいです。

その時割れなくても、高速走行中にちょっとのショックで割れたりしたら、そのほうが危ない。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

そうですね。車だけにもしもの場合のリスクが大きすぎます。その時大丈夫でも
後からという心配もあります。

ありがとうございました。

以上

お礼日時：2003/01/27 11:58

No.3 回答者： hot-tea 回答日時： 2003/01/27 10:13

ガラスが熱湯で割れるのは、熱くなったところは膨張しますが、その周辺の冷たいままのところは膨張についていけないので、そこから割れていきます。

熱いところに冷水をかけても、収縮がまわりがついていけないので割れます。
ガラスコップに熱い湯を注ぐとき、急にいれると割れますが、ゆっくり入れると割れなくてすみます。
コーヒーメーカーなど熱いものを扱う耐熱ガラスは、膨張率を抑えて作ってあり、急に熱いのを入れても、大丈夫です。
フロントガラスも理屈から言えば、熱いお湯でも少しずつかけて周囲と温度差がおきないようにすれば、割れません。こんな面倒なことはしたくないので、熱湯をかければ割れるので、かけないほうがいいと思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

なぜかこれまでの経験で、熱くなったガラスに水をかけると割れるのですが、冷たい
ガラスにお湯をかけて割れたという経験がなかったため、温度の方向により違いが
あるのかと考えました。
たまたま経験しなかっただけ、あるいは、質問にも書きましたが、前者の場合の方が、
温度差が大きい状況がありえるからと理解した方が良さそうです。

ありがとうございました。
以上

お礼日時：2003/01/27 11:56

No.2 回答者： shota_TK 回答日時： 2003/01/27 08:04

熱湯は，やめた方がいいと思いますよ．

フロントガラスは，割れたときの安全性のために，ポリビニルブチラールという
プラスチックのフィルムがサンドイッチされていますので，
ガラスの耐熱性だけで議論するわけにはいかないと思います．
このプラスチックは比較的耐熱性の高いものなので，
プラスチック単独なら，熱湯でも短時間なら大丈夫だと思いますが，
フロントガラスの場合には，ガラスとの剥離や，急激な温度変化による
白化（白く濁る現象）が心配です．

温度差による割れについても，安全とは言えないと思います．
フロントガラスは，複雑な３次元形状をしているため，お湯をどの部分に
かけるかによって，とても大きな変形が生じたり，大したことなかったり
すると思います．だから，一度試して大丈夫だったからといって，次も
大丈夫とは限らないと思います．
割れたときのロスが大きいだけに，熱湯は避けた方がいいと思います．
本題からはそれますが，雪かき用の工具を使うのをオススメしますよ．

参考URL：http://www.carglass-yamato.co.jp/gc.htm

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

単なるガラスではなく、プラスチックフィルムもあるわけですね。

確かにリスクが大きすぎますから、やめた方が良さそうですね。

フロントガラスにひびが入った経験を思い出しました。高速走行中に小石があたった
らしく、塩粒くらいの傷が入っていたのですが、それを炎天下に洗車しようと水を
かけたら、その傷からスーっとひびが入ったのです。温度差はそれ程大きくはないと
思いますが、傷があればひびが入るのでした。

ということは、50-60℃でもやめておいた方が良いかもしれませんね。

以上

お礼日時：2003/01/27 11:53

No.1 回答者： myeyesonly 回答日時： 2003/01/27 00:24

温度変化の方向の問題があると思います。

これは、対象物がまっすぐな物であれば問題にならないと思いますが、自動車のフロントガラスですよね?
これは湾曲しています。
湾曲した外側から内側への力には非常に強いのですが、反対側からの力には以外と弱いです。

熱い物が冷やされる場合、湾曲面が縮む方向に収縮しますね。すると力は湾曲の外側から内側へかかります。
つまり強い方向です。

冷たい物が加熱される場合、湾曲面が伸びる方向に膨張します。力は湾曲の内側から外側、つまり構造的に弱い方向にかかるわけです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

温度の方向による違いに最も興味があります。なるほど！形状が平面でない場合
に、温度の方向による違いが出てくるわけですね。

あと、気になっているのは熱の拡散と、歪は温度の方向によって違わないのか
(平面の場合)ですが、全くわかりません。

ありがとうございました。
以上

お礼日時：2003/01/27 11:44