物體會熱脹冷縮的原因

物體會熱脹冷縮的原因

　　物體受熱時(shí)會膨脹，遇冷時(shí)會收縮。這是由于物體內(nèi)的粒子(原子)運(yùn)動會隨溫度改變，當(dāng)溫度上升時(shí)，粒子的振動幅度加大，令物體膨脹;但當(dāng)溫度下降時(shí)，粒子的振動幅度便會減少，使物體收縮。

　　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膨脹，冷卻時(shí)其體積會縮小。世界上大多數(shù)物體都具有這種性質(zhì)。

　　物體會熱脹冷縮的原因

　　物質(zhì)是由原子組成的，原子在時(shí)刻不停地運(yùn)動著，運(yùn)動的速度會隨溫度改變，這是物體熱脹冷縮的根本原因。對于固體來說，它的基本單元是由質(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。這種振動不是左右對稱的簡諧振動，而是非簡諧振動。

　　當(dāng)固體受熱時(shí)，質(zhì)點(diǎn)振動加劇，由于非簡諧效應(yīng)的存在，質(zhì)點(diǎn)的平衡位置就會發(fā)生移動，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)，由于質(zhì)點(diǎn)振動減弱，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)的水泥也會熱脹冷縮，所以我們會發(fā)現(xiàn)，公路上每隔一段距離就會留著一個(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，它就會充滿整個(gè)空間，這時(shí)如果我們升高溫度，這個(gè)空間的大小并不會變化，但氣體的壓強(qiáng)會增大。