热胀冷缩的原理
热胀冷缩大家都知道,生活中也有热胀冷缩的身影,但你知道它的原理和在生活中的好处和危害吗?现在我就为您揭开热胀冷缩的神秘面纱。
热胀冷缩的原理十分复杂,我在这里给大家简单的讲一下。 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。但并不是所以的物质都会热胀冷缩,比如水,它就是和热胀冷缩刚好相反,它是热缩冷胀。
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。
热胀冷缩是一般物体的特性,但水和其他物质,在某些温度范围内受热时收缩,遇冷时会膨胀,恰好与一般物体特性相反。这就叫做热缩冷胀。
物体是由分子构成的,而且分子之间是有缝隙的,在缝隙中可能有空气或者其他的物质存在。在温度变化时,这些分子之间的物质膨胀,缝隙变大,就造成了热胀。冷缩则刚好相反。在温度变化的时候,这些分子之间的物质收缩,缝隙变小,就造成的冷缩。
温度计大家一定都很熟悉吧,它就是个典型的热胀冷缩的影子。它是利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象而设计的。
就比如说酒精温度计,它是根据里面的酒精受热膨胀,在玻璃管内上升高度;遇冷收缩,在玻璃管内下降高度,就可以测量温度了。
你玩过乒乓球吗?乒乓球扁了怎么办?扔了再换一个?其实也可以用热胀冷缩来恢复原来的模样。
因为乒乓球内的空气受热膨胀,使乒乓球恢复的原状。
热胀冷缩在生活中的引用其实还有许多许多,这里只是列举的其中的两个。 热胀冷缩的危害 热胀冷缩不仅有好处,也有坏处。
在夏天的话,轮胎气打太足就会爆胎,因为里面的空气受热膨胀,最终导致爆胎,这个危害是十分危险的。
热水瓶上的塞子也不能塞的太紧,因为里面的空气在热水的作用下,受热膨胀,而瓶塞去紧紧的塞着,就会导致瓶胆爆裂。这也是个危害
冬天的电线会很容易断,那是因为电线遇冷收缩,到了一定程度不能在缩了,最终导致了电线断了。
发动机缸体在低温下容易冻裂其实是和上面的冬天的电信容易断是一个道理的。发动机的缸体遇冷收缩了,就导致会爆裂。
看了我的文章了,您对热胀冷缩的了解跟深一步了吧?其实生活中处处都有热胀冷缩,只是你没去发现它罢了。
所有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。
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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
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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!
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。