物體會熱脹冷縮的原因

物體會熱脹冷縮的原因

　　物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮。這是由于物體內的粒子(原子)運動會隨溫度改變，當溫度上升時，粒子的振動幅度加大，令物體膨脹;但當溫度下降時，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，即受熱以后物體的體積會膨脹，冷卻時其體積會縮小。世界上大多數物體都具有這種性質。

　　物體會熱脹冷縮的原因

　　物質是由原子組成的，原子在時刻不停地運動著，運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點(原子或離子)構成的點陣，這些質點在晶格點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。

　　當固體受熱時，質點振動加劇，由于非簡諧效應的存在，質點的平衡位置就會發生移動，導致相鄰質點間的平均距離增大，于是，固體的體積就變大了。反過來，當溫度降低時，由于質點振動減弱，質點之間的平均距離減小，固體的體積就變小了。

　　我們經常能看到固體的冷縮現象。比方說，金屬鐵有熱脹冷縮的特性，因此我們在鋪設鐵軌時，必須保留一定的間隙，以防止氣溫升高時，鐵軌因受熱膨脹伸長而相互推擠變形。同樣，公路上鋪設的水泥也會熱脹冷縮，所以我們會發現，公路上每隔一段距離就會留著一個間隙。

　　液體同樣存在熱脹冷縮，比方說，我們常用的溫度計，就利用了液態的水銀(或酒精)的熱脹冷縮特性。氣體的熱脹冷縮現象也隨處可見。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體積可以變化的空間里才能觀察到(如氣球里的氣體)，因為如果把氣體釋放在一個固定的空間里，它就會充滿整個空間，這時如果我們升高溫度，這個空間的大小并不會變化，但氣體的壓強會增大。