為什么物體會(huì)熱脹冷縮
說到熱脹冷縮,詳細(xì)大家都有所了解,我們在中學(xué)的時(shí)候都有學(xué)到過,物體都遵循著熱脹冷縮的原,物體遇到熱就會(huì)膨脹變大,而遇到溫度低的東西就會(huì)縮小,那么為什么會(huì)出現(xiàn)這種性質(zhì)呢?熱脹冷縮的原是什么呢?一起來了解一下吧。
熱脹冷縮是物體的一種基本性質(zhì),即受熱以后物體的體積會(huì)膨脹,冷卻時(shí)其體積會(huì)縮小。世界上大多數(shù)物體都具有這種性質(zhì)。
物質(zhì)是原子組成的,原子在時(shí)刻不停地運(yùn)動(dòng)著,運(yùn)動(dòng)的速度會(huì)隨溫度改變,這是物體熱脹冷縮的根本原因。對于固體來說,它的基本單元是質(zhì)點(diǎn)(原子或離子)構(gòu)成的點(diǎn)陣,這些質(zhì)點(diǎn)在晶格點(diǎn)陣中圍繞其平衡位置振動(dòng)。這種振動(dòng)不是左右對稱的簡諧振動(dòng),而是非簡諧振動(dòng)。當(dāng)固體受熱時(shí),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加劇,于非簡諧效應(yīng)的存在,質(zhì)點(diǎn)的平衡位置就會(huì)發(fā)生移動(dòng),導(dǎo)致相鄰質(zhì)點(diǎn)間的平均距離增大,于是,固體的體積就變大了。反過來,當(dāng)溫度降低時(shí),于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)減弱,質(zhì)點(diǎn)之間的平均距離減小,固體的體積就變小了。
我們經(jīng)常能看到固體的冷縮現(xiàn)象。比方說,金屬鐵有熱脹冷縮的特性,因此我們在鋪設(shè)鐵軌時(shí),必須保留一定的間隙,以防止氣溫升高時(shí),鐵軌因受熱膨脹伸長而相互推擠變形。同樣,公路上鋪設(shè)的水泥也會(huì)熱脹冷縮,所以我們會(huì)發(fā)現(xiàn),公路上每隔一段距離就會(huì)留著一個(gè)間隙。
液體同樣存在熱脹冷縮,比方說,我們常用的溫度計(jì),就利用了液態(tài)的水銀(或酒精)的熱脹冷縮特性。氣體的熱脹冷縮現(xiàn)象也隨處可見。乒乓球如果不小心被踩癟了,只要放在開水里一燙,癟的地方就鼓起來了,說明乒乓球里的空氣受熱以后體積變大了。不過,氣體的熱脹冷縮需要在一個(gè)體積可以變化的空間里才能觀察到(如氣球里的氣體),因?yàn)槿绻褮怏w釋放在一個(gè)固定的空間里,它就會(huì)充滿個(gè)空間,這時(shí)如果我們升高溫度,這個(gè)空間的大小并不會(huì)變化,但氣體的壓強(qiáng)會(huì)增大。