Un vaso parece rígido e inmóvil, pero el vidrio también cambia ligeramente de tamaño cuando su temperatura aumenta o disminuye. Al calentarse se expande; al enfriarse se contrae. Normalmente esos movimientos son tan pequeños que no podemos observarlos.
El problema aparece cuando el cambio sucede muy rápido y no afecta a todo el objeto por igual. Por ejemplo, si vertemos agua muy caliente dentro de un vaso frío, su superficie interior empieza a calentarse y expandirse antes que la exterior. Esa diferencia genera fuerzas internas que pueden superar la resistencia del material y provocar una grieta. Este fenómeno se conoce como choque térmico.
¿Qué le ocurre al vidrio cuando se calienta?
Como ocurre con numerosos materiales, el vidrio sufre una pequeña expansión térmica cuando aumenta su temperatura. Al enfriarse ocurre lo contrario: se contrae.
Si todo el vaso se calentara de manera lenta y uniforme, sus distintas partes podrían expandirse casi al mismo tiempo. Pero un cambio repentino genera una situación diferente.
Cuando un líquido muy caliente toca primero la cara interior de un vaso frío, esa zona intenta agrandarse mientras la parte exterior continúa prácticamente con su tamaño original. Como ambas forman una única pieza, ninguna puede moverse libremente. Aparecen entonces tensiones en el material.
Si esas tensiones son mayores que lo que el vidrio puede soportar, se inicia una grieta. Una vez que aparece, puede extenderse rápidamente y terminar partiendo el recipiente.
¿Por qué un cambio brusco puede romper el vidrio?
No hace falta que el vaso alcance una temperatura extrema. De hecho, Pilkington explica que el factor decisivo en muchas roturas térmicas es la diferencia de temperatura entre distintas zonas del mismo vidrio, y no solamente la temperatura absoluta que alcanza.
Por eso pueden producirse problemas tanto al calentar como al enfriar bruscamente.
Algunos ejemplos son:
- Verter agua hirviendo en un vaso muy frío.
- Sacar un recipiente caliente y colocarlo sobre una superficie helada.
- Enfriar de golpe un vidrio que acaba de calentarse.
- Dejar una parte de un vidrio al Sol mientras otra permanece a la sombra.
En todos esos casos, una zona intenta expandirse o contraerse más que otra.
¿Todos los vasos de vidrio se rompen igual?
No. La resistencia depende del tipo de vidrio, su espesor, el modo en que fue fabricado y el estado de su superficie.
Una pequeña raya o una grieta en el borde puede actuar como un punto débil donde se concentra la tensión. Por eso un vaso deteriorado puede quebrarse ante un cambio térmico que otro recipiente similar soportaría sin problemas.
También existen vidrios especialmente preparados para soportar mejor estas situaciones.
El vidrio borosilicato, utilizado habitualmente en material de laboratorio, tiene una expansión térmica relativamente baja. Esto significa que cambia menos de tamaño al calentarse o enfriarse y, por lo tanto, resiste mejor los cambios rápidos de temperatura que el vidrio común de sodio y calcio utilizado en muchos envases y ventanas.
El vidrio templado, por su parte, recibe durante su fabricación un tratamiento térmico que genera tensiones controladas y aumenta su resistencia mecánica y térmica. Esto no significa que sea imposible romperlo, pero sí que puede soportar condiciones que resultarían más exigentes para un vidrio común.
¿Existe una temperatura exacta a la que se rompe un vaso?
No hay una cifra universal.
Dos vasos pueden reaccionar de manera diferente ante el mismo cambio porque influyen su composición, su grosor, posibles daños previos y la rapidez con la que una parte se calienta respecto de otra. Por eso es más correcto hablar de choque térmico que de una temperatura exacta de rotura.
La próxima vez que un recipiente de vidrio se quiebre al entrar en contacto con algo muy caliente o frío, entonces, no habrá ocurrido porque una temperatura específica haya “derretido” o debilitado instantáneamente el material. En realidad, diferentes partes del vaso intentaron cambiar de tamaño a ritmos distintos y esa pequeña diferencia terminó generando una tensión suficientemente grande como para partirlo.
