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打印 送给朋友 网友讨论 2001-12-21 阅读次数:8236

热胀冷缩

  找一根细长的铝制毛衣针,搁在两摞书上,一端插到木板上,使它固定起来,再在木板上压上重物,另一端下面垫一块玻璃或小镜子,齐毛衣针的端点在玻璃上画一条横线。然后用火焰在毛衣针的中部加热,过一会儿,你就会看到毛衣针的端点超过了横线。这是由于毛衣针受热膨胀,长度伸长(当然也变粗)的结果。移走火焰以后,毛衣针慢慢冷却,针尖又回到横线上。这时,如果让毛衣针接触冰块,针尖将会离开横线一段距离。

  如果你嫌这个实验太复杂的话,那么还可以做一个更简单的实验:

  用铁钉在一块薄铁皮上穿一个孔,使钉子能够自由地来回移动,取下钉子。然后用钳子夹住铁钉放到火上加热,等铁钉烧红以后,再拿钉子去穿铁皮上的小孔,你将会发现,钉子已无法穿进去了,说明铁钉变粗了;如果你不是把铁钉放在火上加热,而是把铁钉放在冰上冻一会,那么铁钉就很容易穿过小孔,因为铁钉比原来变细了。

  通过实验,你可千万别小看了固体的热胀冷缩,因为固体的形状是固定的,密度也比气体和液体大得多,所以它的热胀冷缩的威力也最大。如果不重视固体的热胀冷缩的话,就会发生灾祸。在实践中我们要主动采取措施,加以预防。比如,铁路上的钢轨就是做成一段一段的,铺设的时候,接头的地方都留有一定的空隙。有了这些间隙,钢轨受热膨胀的时候,就有了伸展的余地,使钢轨仍然保持平直,保证了行车的安全。假如钢轨不留空隙,而是一根接一根地紧紧连在一起,到了夏季受热膨胀后,就会弯曲变形,火车行驶在上面是很不安全的,甚至会发生事故。那么,钢轨的伸缩到底有多大?我们可以做个简略的计算。据测定,钢轨的温度每升高1℃,它的长度要伸长十万分之一,也就是说,每1公里钢轨温度升高1℃,长度就增加1厘米。如果炎热的夏天钢轨的最高温度是35℃,寒冷的冬天钢轨的温度是零下20℃,那么,一年里钢轨的冷热相差55℃,在这种情况下,一百公里的钢轨的伸缩范围竟达55米。你看,不留空隙行吗!其实,留了空隙,不但保证了安全,而且节约了钢轨,可以说是一举两得呢。

  平时你如果留心观察的话,还会发现,在一些大型的建筑中,以及温度变化大的设备中,都考虑到热胀冷缩的问题。比如,一座大楼往往要留二三道伸缩缝;一座较大的桥梁,总是一头固定,另一头架在滚子上,冷热变化时桥梁能够自由伸缩;工厂里的蒸汽管道上,总是装有一些U形的管子,当管道受热伸长或受冷缩短时,只会改变U形管的弯曲程度,而不会影响其他部分……


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