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初中物理教师的博客

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热胀冷缩与热缩冷胀  

来自惊鸿岂止一现   2013-05-26 07:14:39|  分类: 物理与生活 |举报 |字号 订阅

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热胀冷缩与热缩冷胀





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热胀冷缩与热缩冷胀



 

15955633029;1148631378; xzyggyj@163.com

热胀冷缩与热缩冷胀
  

    爱打乒乓球的人都知道,不小心把乒乓球弄瘪了,没有关系,用开水烫烫就会使瘪的地方鼓起来。大概许多人都知道这其中的奥秘,这是由于乒乓球里的空气热后体积膨胀,把原来瘪的地方顶起来,乒乓球就修复好了。气体不仅有受热膨胀的特性,而且遇冷还会收缩呢,这就是平常人们所说的热胀冷缩。

    自然界中许许多多的物体都具有热胀冷缩的性质,物体的这种性质给人们的生活带来了许多方便,也带来了一些麻烦。比如,往自行车的车把上套塑料套时,先用热水烫一下塑料套,再往车把上套,由于热膨胀,就比较容易地将塑料套套上车把。过一会儿,塑料套遇冷收缩,就能紧紧地套在车把上了。而烧开水时,水壶里的水如果灌得太满,受热后体积膨胀,水会从壶里溢出。因此就要想办法防止热胀冷缩造成的危害。比如:夏天架电线时要架得松一些,以防止冬天电线遇冷收缩时绷断;冬天铺设铁轨时,铁轨间要留有一定的空隙,也是为了防止夏天铁轨受热膨胀使衔接处凸起来,容易发生火车出轨事故;为了使桥梁有膨胀和收缩的余地,在桥梁上同样也要设置伸缩缝,以防止发生翘曲;夏天不要把自己内胎的气打得太足,防止空气受热膨胀,使内胎爆裂,也是同样的道理。

    尽管大部分物体具有热胀冷缩的性质,但是不同材料的物体热胀冷缩的程度不相同。物体的这种性质在生活中给我们提供了帮助,把煮热的鸡蛋放在冷水中泡一泡,由于蛋壳和鸡蛋白的收缩程度不一样,就可以使两者脱离,剥的时候也就很容易了。在相同条件下,气体膨胀得最多,液体膨胀得较多,固体膨胀得最少。知道了这个道理,对人们的生产和生活都是很有用的。在
建筑上,广泛采用的钢筋混凝土,就是选用热胀冷缩程度差不多的钢材和混凝土材料,才能保证建筑物的牢固性。

    在我们的生活中,物体热胀冷缩的例子数不胜数,但并不是所有的物体都是热胀冷缩的。比如夏天我们为了快速冰镇一下啤酒,可以将啤酒放在冰箱冷冻室中,但如果时间太长,啤酒瓶就会炸裂。这是由于在玻璃瓶冷缩的同时,啤酒中的水结冰后体积膨胀所造成。这与烧水时水受热膨胀的情况恰好相反,如何解释这种现象呢?

    自然界中有少数物质的脾气很古怪,它们不是热胀冷缩,而是热缩冷胀,也叫反常膨胀。温度4℃以下的水就具有这种非同寻常的特性。水在4℃时的密度最大,体积最小。温度逐渐下降时,它的体积反而在逐渐增大,结成0℃的冰时,它的体积不是缩小而是胀大,大约比原来要增大1/10。

    由于4℃的水密度最大,所以在北方寒冷的冬天里,河面结了厚厚的一层冰,但在冰层的下面,水温总保持在4℃左右,这为水中生物提供了生存的良好环境。

    水的这种反常膨胀的特性可以为人们所利用,如别具风味的冻豆腐菜,就是使豆腐中的水结冰后,体积膨胀把豆腐中原来的小孔撑大。当冰融化后,水从一个一个的小孔中流出来,豆腐里就留下了无数个小孔,整块豆腐呈泡沫塑料状,这样,冰豆腐经过烹调后,小孔里盛满了汤汁,吃起来味道就非常鲜美。

    我国人民很早就知道并利用了水的这种反常膨胀特性来开采石料。寒冷的冬季,往石缝中注上水,等水冻成冰后,由于体积膨胀,就把石头撑得四分五裂,这样开采起来就既省力又能提高效率。

    但是水的反常膨胀有时也给人们的生活带来了一些麻烦。比如在冬天,室外的自来水管常常会由于管中的水结冰而被撑裂;汽车司机在冬天的晚上收车后,常常要把水箱里的水放掉,以防止水箱冻裂。因此,北方的冬季特别要做好保暖防冻措施。

    另外,某些固态物质也存在着反常膨胀现象,“铅”就是其中的一种,人们正是利用了它的这种特性(凝固后膨胀)而使铅字更清晰的。

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