El choque térmico describe la forma en que algunos materiales son propensos a dañarse si se exponen a un cambio repentino de temperatura. El vidrio y algunos otros materiales son vulnerables a este proceso, en parte porque no conducen muy bien la energía térmica. Esto se observa fácilmente cuando un vaso caliente se expone a agua helada; el resultado es un vaso agrietado, roto o incluso roto.
El daño es una reacción a una fluctuación de temperatura rápida y extrema, pero el proceso es algo más complicado que esto. El choque es el resultado de un gradiente térmico, que se refiere al hecho de que el cambio de temperatura se produce de forma desigual. El cambio de temperatura provoca la expansión de la estructura molecular de un objeto, debido al debilitamiento de los enlaces que mantienen a las moléculas en formación. La existencia del gradiente térmico hace que esta expansión se produzca de forma desigual, y el vidrio en particular es muy vulnerable a este proceso.
En el ejemplo del vidrio caliente, esto significa que el rápido cambio de temperatura hace que algunas partes del vidrio se calienten mucho más rápidamente que otras partes. Esto, a su vez, provoca una expansión desigual, lo que ejerce presión sobre la estructura molecular. Si la tensión aumenta lo suficiente, la resistencia del material se supera y el vidrio se rompe.
Tanto la cerámica como el vidrio son vulnerables a este proceso, en parte porque no son buenos conductores de energía térmica y también porque no tienen una alta resistencia a la tracción. Aun así, estos materiales se utilizan a menudo para aplicaciones en las que son habituales las temperaturas extremas, porque tienen puntos de fusión muy elevados. El problema entonces es cómo prevenir el choque térmico mientras se mantienen las temperaturas extremas requeridas por el proceso.
La mejora de la resistencia a los golpes del vidrio y la cerámica se puede lograr mejorando la resistencia del material o reduciendo su tendencia a la expansión desigual. Un ejemplo de éxito en esta área es Pyrex®, la marca de un tipo de vidrio que es más conocido por los consumidores como utensilios de cocina, pero que también se utiliza para fabricar vidrio de laboratorio. El tipo de vidrio utilizado tradicionalmente para fabricar Pyrex® se llama vidrio de borosilicato, debido a la adición de boro, que evita los golpes al reducir la tendencia del vidrio a expandirse.
Cuando los materiales deben probarse para determinar su capacidad para soportar temperaturas extremas, se prueban dentro de una cámara de choque térmico. Dentro de la cámara, se exponen a ciclos rápidos de temperaturas frías y calientes extremas, para determinar las temperaturas a las que se supera la resistencia a la tracción del material. Este tipo de prueba se utiliza en una amplia gama de industrias, incluido el desarrollo de naves terrestres, aéreas y espaciales, así como la fabricación industrial.