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热胀冷缩

补充:0  浏览:6112  发布时间:2012-12-14
  热胀冷缩是物体的一种基本性质,物体在一般状态下,受热以后会膨胀,在受冷的状态下会缩小。大多数物体都具有这种性质。
  概述
  (注:水在4℃以上会热胀冷缩而在4℃以下会冷胀热缩。而到冰,密度就只有0.9。这意味着,冰将会浮在水面。锑、铋、镓和青铜等物质在某些温度范围内受热时收缩,遇冷时会膨胀。)
  物体受热时会膨胀,遇冷时会收缩。这是由于物体内的粒子(原子)运动会随温度改变,当温度上升时,粒子的振动幅度加大,令物体膨胀;但当温度下降时,粒子的振动幅度便会减少,使物体收缩。
  物体都有热胀冷缩的现象,日常生活中我们可以利用这种现象解决一些困难。
  日常生活中,热胀冷缩时出现现象
  1.有时候夏天路面会向上拱起,就是路面膨胀...(所以路面每隔一段距离都有空隙留着)
  2.买来的罐头很难打开,是因为工厂生产时放进去的是热的,气体膨胀,冷却后里面气体体积减小,外面大气压大于内部,所以难打开;而微热罐头就很容易打开了。
  3.温度计,温度计,是测温仪器的总称,可以准确的判断和测量温度。利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计1、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等等等等多种种类供我们选择,但要注意正确的使用方法,了解测温仪的相关特点,便于更好的使用它
  4.夏天,电工在架设电线时,如果把线绷得太紧,那么到冬天,电线受冷缩短时就会断裂。所以一般夏天架设电线时电线都要略有下垂。
  原理
  对于一般物体,热胀冷缩是成立的。当物体温度升高时,分子的动能增加,分子的平均自由程增加,所以表现为热胀;同理,当物体温降低时,分子的动能减小,分子的平均自由程减少,所以表现为冷缩。但也有例外,比如说水,这并不是说热胀冷缩对水不成立啦~!而是水中存在氢键,在温度下降情况下,水中的氢键数量增加,导致体积随温度下降体积反而增大!
  物质热胀冷缩原理分析
  根据物质粒子最小的原子结构来看,物质的热胀冷缩应该是由物质原子的内部加速运动形成的。从原子的内部结构来讲,当原子受热后,核内质子和中子以及核外电子呈现为粒子运动的加速状态。首先来说,由于原子核的自转以及电场的作用,牵引了核外电子围绕原子核做公转运动。原子核的自转速度决定着外围电子受离心力大小的变化,这也决定着原子内核与电子层轨道之间的距离和电场的高低。只有原子核的自旋和外层电子的公转受到外部能量的激发,才会构成原子内部的离心力和电场力的变化,从而也就体现了物质热胀冷缩的自然现象。
  1,当物体受热后,由于物质的原子核以及核外电子层的提速运动,使其产生了很强的离心力,这个离心力又使核外电子层与原子核的间距拉大。当原子核与核外电子层的距离拉大后,其原子核与核外电子层间的电场力就会降低,而低能级最外层轨道的电子就会脱离原子内部电场的束缚成为溢出的游离电子,从而也就构成了原子的等离子态。原子核与核外电子层距离的这一变化,也是物质的热膨胀变化系数。然而,物质的热膨胀系数不会无限度的变化,当达到最大的极限时,原子的内部运动就会停留在稳定的运动平衡状态。在一定的温度极限下原子核与核外电子层之间建立了一种极其稳定的电力场,核外电子不再溢出,电场之间的距离不再扩大,原子停止膨胀继而从原物质的固体转为液态。
  2,当物质的温度降低后,原子内部的运动速度开始逐渐的下降,原子核的自转速度降低,其对核外电子的离心力作用也将逐渐的减小继而使原子核与核外电子层之间的距离变小电场加大,此时原子又会吸引外部空间的游离电子来补齐电子外层轨道的缺位电子而达到原子非等离子体的原始平衡状态。同时,物质又从液态逐渐的过渡到固态,这就是物质的热胀冷缩原理。
  在我们的教科书中,也提到了关于对原子的热能和光能的激发作用。原子核与核外电子层之间的电场距离是随温度变化的,也是一种变量状态。物质受外部能量的激发可使原子的内部产生动态变化,原子核的最外层电子最容易受到能量的激发而成为飘逸的自由电子,也就是我们平常所说的物质等离子态,上述的两个条件是必备的。当物质在受热达到极点后可从固态到液态,液态到固态的这一物理转变过程,这个过程必须使原子的内部产生质变。物体的热胀冷缩显现了物质原子的内部物理变化,否然的话,物质的热胀冷缩原理就很难讲清楚的。
  物体热胀冷缩的程度
  一般来说,气体热胀冷缩最显著,液体其次,固体最不显著。因为气体分子之间的引力比液体和固体分子之间的引力小,受温度的影响就更容易一些。

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