生活中有哪些热胀冷缩的现象,分清固液气三类
生活中有哪些热胀冷缩的现象,固体类常见电线夏季下垂、铁轨预留伸缩缝、玻璃遇热水炸裂,液体类以温度计液柱升降、瓶装饮料不灌满为主,气体类包含瘪乒乓球热水复原、气球受热膨胀,该规律不适用于水在0℃至4℃区间,这段温度内水会出现反常膨胀,体积随降温反而变大,其余多数常见物质在温度平稳变化时,热胀冷缩效应可以稳定观测。
固体热胀冷缩现象
架空的高压电线在夏季气温升高时会变长下垂,冬季降温收缩之后会被拉紧,架设施工时会预先留出余量,避免低温收缩拉断线缆。铁轨接缝位置会保留缝隙,钢轨升温之后体积扩张,预留空间用来容纳形变,防止轨道拱起变形。滚烫的玻璃杯直接倒入冰水容易开裂,杯壁内侧快速降温收缩、外侧维持高温,内外形变不一致产生应力,破坏玻璃结构。金属瓶盖卡在瓶口很难拧开,用热水短时间淋烫瓶盖,金属受热扩张,和玻璃瓶口之间间隙变大,更容易转动取下。
水泥路面会切割出一条条伸缩缝,就是为接纳路面板块升温后的膨胀量,如果没有缝隙,高温下路面容易出现隆起、开裂。老式的水银开关、双金属片温控开关,依靠两种膨胀幅度不一样的金属贴合在一起,温度变化时弯曲形变,用来接通或者断开电路,广泛用在简易温控设备里。
液体热胀冷缩现象
水银温度计、酒精温度计依靠测温液体的热胀冷缩工作,温度上升,液体体积变大,沿着细管向上爬升,温度降低,液体收缩,液面回落。工厂灌装矿泉水、碳酸饮料的时候,不会把容器完全装满,液体受热膨胀之后会占用更多空间,装满之后升温容易撑破瓶身或者顶开瓶盖。
水是特例。
纯水在0℃到4℃之间,温度越低,体积反而越大,也就是反常膨胀,冬天湖面先降温结冰,冰层下方维持4℃的水,让水下生物可以存活,这也是水缸装满水在室外低温环境下冻裂的原因,结冰之后体积扩张,超出容器承受上限。高于4℃之后,水恢复常规的热胀冷缩特性。
气体热胀冷缩现象
踩瘪但没有破损的乒乓球放进热水里浸泡,球内空气受热膨胀,内部气压升高,推动凹陷的外壳恢复原本球形。放在阳光下暴晒的封闭气球,内部空气持续升温,体积不断变大,达到气球材料承受极限之后就会爆开,夏季不要把密封气球长时间放在直射阳光下。
热气球依靠加热空气实现升空,球囊内部空气受热膨胀,一部分气体排出,内部空气密度降低,在浮力作用下向上浮动,调节火焰大小就可以控制球内温度,进而改变热气球的升降状态。密封在塑料瓶里的空气,放进冰箱降温之后体积收缩,瓶身会向内凹陷,取出放置一段时间,温度回升,瓶身慢慢恢复原样。
家用燃气灶的熄火保护、部分燃气流量调节装置,也会利用气体随温度改变体积、压力变化的特性辅助感应,只是这类装置会搭配其他传感结构,热胀冷缩只作为其中一项辅助条件,不能单独完成全部检测任务。
判断一个现象是否属于热胀冷缩,核心是区分相变和单纯的温度形变,融化、汽化、凝固属于物态变化,不属于热胀冷缩。
