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 glasstab in flusssäure! 
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Chemie Senior
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Beitrag glasstab in flusssäure!
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=gzUDjHDj0fQ[/youtube]
8)

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Friede Freude Chemiekuchen


11.03.2008, 18:18
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Chemie God

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Joah nicht schlecht.
woher kommt das?
Ich hätte jetzt ehrlich eine geringere Belastbarkeit vermutet.
Die Säure kann ja nur die äußerste Schicht angefressen haben.
In der Mitte würde ich es als gleichbleibend spröde einschätzen.

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wie kann ich mich hier desintegrieren?


11.03.2008, 20:54
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Chemie Freak
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Beitrag 
ich nehme an die Säure hat eine Stabile wabenstruktur in die Oberfläche geätzt, ähnlich wie ein stahlträger leichter und dennoch stabiler wird, wenn man gezielt löcher in seine Flanke schneidet. Ein anderes Beispiel fällt mir auch noch ein: obwohl weniger material aufgewendet wird ist ein Rohr immer stabiler als ein massiver stab des selben materials.

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Heute: Tag, an dem man gute Vorsätze faßt; morgen: frühester Tag ihrer Verwirklichung.

- Ron Kritzfeld


11.03.2008, 23:01
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Chemie God

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Beitrag 
Die Erklärung für dieses Experiment findet man in der Bruchmechanik. Glas ist eigentlich sehr Zug/Biegefest, mehrere 1000 MPa solange keine Fehler enthalten sind. Allerdings ist das Material äusserst spröde, was dazu führt dass auch winzige Fehler eine starke Kerbwirkung haben. Solche Fehler sind z.B Kratzer auf der Oberfläche. Gewöhnliches unbehandeltes Glas darf nur mit etwa 10-30 MPa belastet werden, je nach Sicherheitsanforderung, wegen dieser Kerbwirkung.

Das Eintauchen in Flussäure ätzt nun alle diese Kerben auf der Oberfläche weg, und der Glasstab ist sehr viel höher belastbar bevor er bricht.

L-o-W hat geschrieben:
wie ein stahlträger leichter und dennoch stabiler wird, wenn man gezielt löcher in seine Flanke schneidet. Ein anderes Beispiel fällt mir auch noch ein: obwohl weniger material aufgewendet wird ist ein Rohr immer stabiler als ein massiver stab des selben materials.


Das ist leider falsch. Der Stahlträger wird dadurch nicht höher belastbar, ein Rohr hat auch keine höher Belastbarkeit als ein Stück Vollmaterial. Was allerdings stimmt, ist dass die spezifische Belastbarkeit steigt, weil das Gewicht abnimmt indem man mechanisch nicht so wichtiges Material weglässt.


12.03.2008, 10:36
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Chemie God

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hier sind also solche Löcher gemeint?

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12.03.2008, 11:10
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Chemie Freak
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Beiträge: 959
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Hatten wir alles schonmal:

http://forum.chemikalien.de/glasstab-in ... 13002.html

Mfg

Bomb


12.03.2008, 12:49
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Chemie God
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Beitrag 
@ photonic

nur mal zum mitdenken...

ich hab ne kerbe... nu aetze ich...dadurch wir die kerbe "breiter, talartiger"...aber die delle bleibt doch noch, die materialschwaechung ist doch genauso noch vorhanden...ich kann den unterschied doch nie auf null aetzen, da ist doch immer "lochfrass"

was uebersehe ich? die "spitzheit" des umkehrwinkels der flanken der kerbe?
und wenn ja, woher weiss die kerbe dass da auf der seite noch material ist?

aehm...so in die richtung..also... steh da gerade auffm schlauch..

und effekt der kerbe ist klar, so microglasschneiderartig. aber warum zum henker ist da die flankengeometrie fuer den rest des materials "spuerbar"?

kannste mal irgendwas verlinken oder erklaeren bitte wo ich da weiterkomme? "bruchmechanik" bei wicki klaert mir zwar das phaenomen "das das so ist", und wie man damit rechnet, aber die physik dahinter verfehle ich im moment voellig..

danke

ingo

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15.03.2008, 01:56
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Chemie God

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Beiträge: 1281
Beitrag 
Ich hatte leider in den letzten Tagen kaum Zeit hier etwas zu schreiben.

Die Frage ist schwierig zu beantworten ohne auf "Erklärungsersätze" wie Mathematik oder irgendwelche formale Definitionen zurückzugreifen. Ich überleg mir ob ich es in halbwegs verständlicher und anschaulicher Form zusammenbekomme. Ich versuchs sobald ich dazu komme, aber bald ist ja Ostern und das Leben wird etwas ruhiger. Links mit guten Erklärungen fand ich bisher leider keine.

erstmal ohne Erklärung warum genau:

Ausschlaggebend ist der Krümmungsradius der Risspitze. Davon hängt die Spannungserhöhung im Material unmittelbar an der Risspitze ab. Je kleiner der Radius desto höher ist diese lokale Zugspannung. Spröde Materialien wie Glas zeichnen sich nun dadurch aus, dass vor dem Bruch kein Fliessen auftritt, dadurch bleibt die Risspitze sehr scharf.

Zitat:
aber warum zum henker ist da die flankengeometrie fuer den rest des materials "spuerbar"?


Der Rest des Materials spürt das nicht. Nur das Material ganz unmittelbar an der Risspitze ist einer Spannungserhöhung ausgesetzt. Dadurch wächst der Riss vorwärts bis er durch das gesamte Material durchgewandert ist. Das nennt man überkritisches Risswachstum, die Rissfortschrittsgeschwindigkeit ist in der Grössenordnung der Schallgeschwindigkeit im Material, daher sieht es aus als wäre der Bruch schlagartig.

Ätzen stumpft nun alle vorhandenen Kratzer und Mikrorisse ab, so dass diese keine zu hohe Spannungsüberhöhung erleben und daher erst bei viel höheren makroskopischen Spannungen wachsen (Bruch).


Zuletzt geändert von photonic am 19.03.2008, 23:32, insgesamt 1-mal geändert.

19.03.2008, 23:08
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Chemie God
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Beitrag 
hi photonic,

danke erstmal fuer den anfang einererklaerung.

mit physik oder mathe hab ich kein problem, solange es net deutlich ueber partielle differentilgleichungen zweiter ordnung hinausgeht

und gerne, mich interessierts, und wenn du da zeit brauchst, kein problem

ich habe mal versucht den elementen infinitesimal links und rechts der kerbe "flexibilitaetsmodule" zuzuordnen: da sehe ich, dass bei "drueber anstehendem" material dort natuerlich eine versteifung ruckwirkt, die bei "planem" angriff halt wegfaellt. mithin ist der bereich links und rechts bei planer flaeche flexibler, und die biegelast kann sich daher auf eine breitere flaeche verteilen, die angreifende biegekraft ist mithin net mehr auf einen "punkt" konzentriert.

soweit mein zusammengestoppel.

ob das irgendwas mit sinnvoller materialwissenschaft zu tun hat, da warte ich dann mal deinen kommentar ab

gruss

ingo

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19.03.2008, 23:31
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Chemie God

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Beitrag 
Solange man etwas nur formal erklären kann ist es nie wirklich verständlich. finde ich. Sogar der Quantenmechanik und Festkörperphysik kann man noch etwas Anschaulichkeit abgewinnen wenn man es darauf anlegt...

Ich lass es mir morgen mal durch den Kopf gehen, ich wünsch dir eine gute Nacht!


19.03.2008, 23:40
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Chemie Senior
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Beitrag 
die säure wird wegen der oberflächenspannung ja nicht ganz in die kerbe wandern können und daher nur oberflächlich ätzen,
und deswegen ensteht auch eine veminderung der kerbe oder?

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Friede Freude Chemiekuchen


20.03.2008, 21:20
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Chemie God

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Beitrag 
Ich verstehe es so, dass durch die Säure (die auch in die Risse reinkommt)
diese Risse (und Hügel und Krater in sehr großer Vergrößerung betrachtet)
abrundet und damit spitze Winkel eliminiert. So werden die Störstellen, die
als Sollbruchstelle dienen, minimiert

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20.03.2008, 23:12
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Chemie Senior
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Beitrag 
ja aber wenn keine oberflächenspannung wäre kommt die säure überall gleich mäsig hin und nicht nur auf die spitzen und dann wäre auch eine gleichmäßige abätzung! und somit keine vermindfeerung der spitzen!
antowrt ohne gewähr!

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Friede Freude Chemiekuchen


22.03.2008, 12:19
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