Rotglühendes Quarzglas (Kieselglas) zerspringt kaum, wenn man es in Wasser taucht, Kalk-Natron-Glas dagegen leicht. Was ist der Hauptgrund für die hohe Thermoschockbeständigkeit von Quarzglas?

Lösung: A. Sein Längenausdehnungskoeffizient ist mit etwa 0,5×10⁻⁶ K⁻¹ sehr klein, sodass die Wärmespannung durch Temperaturunterschiede gering ist

Beim Abschrecken will sich zuerst nur die Oberfläche zusammenziehen, wird aber vom Inneren zurückgehalten, sodass an der Oberfläche eine Zug-Wärmespannung σ ≈ EαΔT/(1 − ν) entsteht. Der Längenausdehnungskoeffizient von Quarzglas beträgt etwa 0,5×10⁻⁶ K⁻¹, nur etwa ein Zwanzigstel der etwa 9×10⁻⁶ K⁻¹ von Kalk-Natron-Glas; bei gleicher Temperaturdifferenz ist die Wärmespannung daher viel kleiner, und das Glas springt nicht. Die Wärmeleitfähigkeit von Quarzglas ist mit etwa 1,4 W/(m·K) gering, und auch die Bruchzähigkeit liegt mit etwa 0,8 MPa·√m auf dem Niveau von Kalk-Natron-Glas; beide reichen bei Weitem nicht an Metalle heran. Die Wärmeleitfähigkeit wirkt über die Ausbildung des Temperaturunterschieds zwischen Oberfläche und Innerem; unter Bedingungen mit mäßigem Wärmeübergang sind Werkstoffe mit größerer Wärmeleitfähigkeit thermoschockbeständiger.