כיצד הטמפרטורה משנה חימר

רוברט קווז-בייקר / פליקר

כאשר הכבשן נשרף ומתקרר, השינויים בטמפרטורה גורמים לשינויים עמוקים בחימר. החימר עובר מחומר רך ושברירי לחלוטין לחומר שהוא קשה לסלע, אטום בפני מים, רוח וזמן. השינוי כמעט ומיסטי במטאמורפוזה המלאה שלו וייתכן שהוא ייחשב כך אם הוא לא היה כה נפוץ.

• ייבוש אטמוספרי

  כשמכניסים חרס לכבשן הוא כמעט תמיד יבש בעצמות. עם זאת, ישנם עדיין מים שנלכדו בתוך החללים שבין חלקיקי החרס.

  כאשר החימר מתחמם לאט, מים אלה מתאדים החוצה מהטיט. אם החימר מתחמם מהר מדי, המים יפנו לאדים ממש בתוך גוף החימר, יתפשטו עם השפעה נפיצה על הסיר.

  כשמגיעים לנקודת הרתיחה של מים (212 F ו- 100 C בגובה פני הים), כל המים האטמוספריים היו צריכים להתאדות מגוף החימר. זה יביא לדחיסת החימר וקצת הצטמקות מינימלית.

• צריבה של פחמן וגופרית

  כל גופי החימר מכילים מידה מסוימת של פחמן, חומרים אורגניים וגופרית. אלה נשרפים בין 572 F ל- 1470 F (300 C ו- 800 C). אם מסיבה כלשהי - כמו אוורור לקוי בתוך הכבשן - אלה אינם מסוגלים לשרוף מגוף החימר, תתרחש בליטת פחמן. זה יחליש משמעותית את גוף החימר.

• מים מנוזלים בכימיה מופעלים

  ניתן לאפיין חימר כמולקולה אחת של אלומינה ושתי מולקולות סיליקה המלוכדות בשתי מולקולות מים. גם לאחר שהמים האטמוספריים נעלמו, החימר עדיין מכיל כ -14 אחוז מים קשורים כימית לפי משקל. הסיר יהיה קל יותר באופן משמעותי, אך ללא הצטמקות פיזית.

  קשר המים המשולב כימית זה משתחרר כשהוא מחומם. חופפים את הפחמן והגופרית נשרפים, המים המחוברים כימית בורחים מגוף החימר בין 660 F ל- 1470 F (350 C ו- 800 C). אם המים מתחממים מהר מדי, הם שוב עלולים לגרום לייצור נפץ של אדים בתוך גוף החימר. זה בגלל כל השינויים האלה (ועוד) שעל לוח הירי לאפשר הצטברות איטית של חום.

• היפוך קוורץ מתרחש

  קדרים מכנים זאת סיליקה, אך תחמוצת סיליקה ידועה גם בשם קוורץ. קוורץ בעל מבנה גבישי המשתנה בטמפרטורות ספציפיות. שינויים אלה מכונים היפוכים. היפוך כזה מתרחש ב- 1060 F (573 C).

  השינוי במבנה הגבישי יביא למעשה לכלי חרס להתגבר בגודל של 2 אחוזים תוך כדי החימום, ולאבד את שני האחוזים הללו כשהוא מתקרר. הכלי שברירי במהלך היפוך קוורץ זה ויש להעלות את טמפרטורת הכבשן (ולהתקרר בהמשך) לאט דרך השינוי.

• סינטור

  לפני שמתחילות להמיס תחמוצות הזכוכית, חלקיקי החרס כבר נדבקו זה לזה. החל משעה 1650 F (900 צלזיוס), חלקיקי החרס מתחילים להתמזג. תהליך המלט הזה נקרא sintering. לאחר שנמצא כלי חרס, הוא כבר לא חימר אלא הפך לחומר קרמי.

  הירי מביסקה מתבצע בדרך כלל בסביבות שנת 1730 לפנה"ס (945 צלזיוס) לאחר שהמלאס סינטר אך הוא עדיין נקבובי וטרם התגבר. זה מאפשר לזגגות רטובים גולמיים להידבק בכלי חרס מבלי שהיא תתפורר.

• ויטריפיקציה ובגרות

  התבגרותו של גוף חימר מהווה איזון בין התפכחותו של הגוף בכדי להביא לקשיות ועמידות, וכל כך הרבה זיכוך עד שהכלי מתחיל להתעוות, להתדרדר או אפילו לשלולית על מדף הכבשן.

  ויטריפיקציה היא תהליך הדרגתי שבמהלכו החומרים שנמסים הכי בקלות עושים זאת. הם מתמוססים וממלאים את החללים שבין החלקיקים העקורים יותר. החומרים המומסים מעודדים התכה נוספת, כמו גם דחיסה וחיזוק גוף החימר.

  זה גם בשלב זה שנוצר המוליט (סיליקט אלומיניום). מדובר בגבישים ארוכים ודמויי מחט הפועלים כקלסרים, סורגים ומחזקים את גוף החימר עוד יותר.

• טמפרטורות התבגרות

  הטמפרטורה בה נורה חימר עושה את ההבדל העצום. חימר שנורה בטמפרטורה אחת עשוי להיות רך ונקבובי, ואילו אותו טיט שנורה בטמפרטורה גבוהה יותר עשוי להיות קשה ואטום.

  כמו כן, חובה לציין כי חימרים שונים מתבגרים בטמפרטורות שונות, תלוי בהרכבם. כלי חרס אדומים מכילים כמות גדולה של ברזל המשמשת כשטף. גוף חימר חרס עשוי לירות לפדיון בערך 1830 F (1000 צלזיוס) ויכול להמיס במהירות 2280 F (1250 צלזיוס). מצד שני, גוף פורצלן העשוי מקאולין טהור עשוי שלא להתבגר עד לערך 2500 F (1390 צלזיוס) ולא יימס עד מעל 3270 F (1800 צלזיוס).

• במהלך הקירור

  יש אירוע נוסף שעובר חימר כשהוא מתקרר. זה הצטמקות פתאומית של קריסטובליט - צורה גבישית של סיליקה - כשהוא מתקרר לפני 420 F (220 צלזיוס). כריסטובלייט נמצא בכל גופי החימר, ולכן יש להקפיד על קירור הכבשן לאט בזמן שהוא עובר בטמפרטורה קריטית זו. אחרת, סירים יפתחו סדקים.