Cálculo de las propiedades del vidrio.
El cálculo de las propiedades del vidrio ( modelado de vidrio ) se utiliza para predecir las propiedades del vidrio de interés o el comportamiento del vidrio en determinadas condiciones (p. ej., durante la producción) sin investigación experimental, en base a datos y experiencias anteriores, con la intención de ahorrar tiempo, material y dinero. y los recursos ambientales, o para obtener conocimientos científicos. Fue practicado por primera vez a finales del siglo XIX por A. Winkelmann y O. Schott . La combinación de varios modelos de vidrio junto con otras funciones relevantes se puede utilizar para la optimización y los procedimientos Six Sigma . En forma de análisis estadístico, el modelado de vidrio puede ayudar con la acreditación .de nuevos datos, procedimientos experimentales e instituciones de medición (laboratorios de vidrio).
Históricamente, el cálculo de las propiedades del vidrio está directamente relacionado con la fundación de la ciencia del vidrio . A fines del siglo XIX, el físico Ernst Abbe desarrolló ecuaciones que permiten calcular el diseño de microscopios ópticos optimizados en Jena , Alemania , estimulado por la cooperación con el taller óptico de Carl Zeiss . Antes de la época de Ernst Abbe, la construcción de microscopios era principalmente una obra de arte y artesanía experimentada, lo que resultaba en microscopios ópticos muy costosos con calidad variable. Ahora bien, Ernst Abbe sabía exactamente cómo construir un excelente microscopio, pero desafortunadamente, las lentes requeridasy no existían prismas con relaciones específicas de índice de refracción y dispersión . Ernst Abbe no pudo encontrar respuestas a sus necesidades en los artistas e ingenieros del vidrio; la fabricación de vidrio no se basaba en la ciencia en este momento. [2]
En 1879, el joven ingeniero vidriero Otto Schott envió a Abbe muestras de vidrio con una composición especial ( vidrio de silicato de litio ) que había preparado él mismo y que esperaba mostrar propiedades ópticas especiales . Según las mediciones de Ernst Abbe, las muestras de vidrio de Schott no tenían las propiedades deseadas y tampoco eran tan homogéneas como se deseaba. Sin embargo, Ernst Abbe invitó a Otto Schott a seguir trabajando en el problema y evaluar sistemáticamente todos los componentes de vidrio posibles. Finalmente, Schott logró producir muestras de vidrio homogéneas e inventó el vidrio de borosilicato con las propiedades ópticas que necesitaba Abbe. [2] Estos inventos dieron origen a las conocidas empresas Zeissy Schott Glass (ver también Cronología de la tecnología de microscopios ). Nació la investigación sistemática del vidrio. En 1908, Eugene Sullivan fundó Glass Research también en los Estados Unidos ( Corning , Nueva York ). [3]
Al comienzo de la investigación del vidrio, lo más importante era conocer la relación entre la composición del vidrio y sus propiedades. Para ello, Otto Schott introdujo el principio de aditividad en varias publicaciones para el cálculo de las propiedades del vidrio. [4] [5] [6] Este principio implica que la relación entre la composición del vidrio y una propiedad específica es lineal para todas las concentraciones de los componentes del vidrio, asumiendo una mezcla ideal , con C i y b ique representan concentraciones específicas de componentes de vidrio y coeficientes relacionados, respectivamente, en la siguiente ecuación. El principio de aditividad es una simplificación y solo es válido dentro de rangos de composición estrechos, como se ve en los diagramas mostrados para el índice de refracción y la viscosidad. Sin embargo, la aplicación del principio de aditividad abrió el camino a muchos de los inventos de Schott, incluidos los vidrios ópticos, los vidrios con baja expansión térmica para utensilios de cocina y laboratorio ( Duran ) y los vidrios con depresión reducida del punto de congelación para termómetros de mercurio . Posteriormente, English [7] y Gehlhoff et al. [8]publicaron modelos de cálculo de propiedades de vidrio aditivo similares. El principio de aditividad de Schott todavía se usa ampliamente en la investigación y tecnología del vidrio. [9] [10]
