电线伸缩的奥妙：热胀冷缩

2024-06-12 百科知识版权反馈

【摘要】：热胀冷缩电线伸缩的秘密有这样一种有趣的现象，不知你平时有没有注意到：街边的电线在夏天似乎变长了，“松松垮垮”地弯曲下来；而在冬天，它们总是绷得紧紧的。这就是物理世界中有趣的热胀冷缩现象。热胀冷缩是指物体在一般状态下，受热以后会膨胀，在受冷的状态下会收缩。而锑最反常的地方是，它不但不符合一般的物体热胀冷缩的规律，而且与之相反，液态的锑在冷却凝固时，体积是越来越大的，即它会热缩冷胀。

热胀冷缩　电线伸缩的秘密

有这样一种有趣的现象，不知你平时有没有注意到：街边的电线在夏天似乎变长了，“松松垮垮”地弯曲下来；而在冬天，它们总是绷得紧紧的。这就是物理世界中有趣的热胀冷缩现象。那么，为什么会出现这样的情况呢，这种现象背后隐藏着什么样的秘密呢？

热胀冷缩是指物体在一般状态下，受热以后会膨胀，在受冷的状态下会收缩。这是人们非常熟悉的一种基本性质，几乎所有物体都具有这种性质。

如箭头所示，装修时地板和墙根之间要留下伸缩缝，有个热胀冷缩的量

产生热胀冷缩的原因是由于物体内的粒子运动时，会随温度的改变而改变，当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩；而温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀。温度越高，组成物体的分子的运动就越剧烈，分子间的相互碰撞也就越剧烈，分子间的距离也就越来越大了。举个形象一点的例子解释，一群人，如果站着不动的话就可以站得很密很紧，但是当大家都乱蹦乱跳的时候就不可能像静止的时候站得那么紧密了。

夏天高温下铁轨间的缝隙明显变小（如红圈所示部分）

热胀冷缩这种现象是非常常见的，在日常生活中到处充斥着热胀冷缩的现象。比如：馒头热的时候大而松软，但冷了以后，不仅个头儿缩小了，而且还会变硬；如果注意观察会发现，人们在铺沥青马路时，隔一段路就会留有一些空隙，这就是为了防止夏天在太阳光的暴晒下，沥青会受热膨胀而使路面隆起；修铁轨同样是到了一定长度后就要留空隙，再接着往下延伸，因为如不留空隙，在夏天高温下铁轨就会膨胀隆起；高速公路修建金属护栏的时候，会在接头处留下一部分空隙，也是防止在高温下护栏膨胀，而受到损坏；人们在夏天为自行车、电动车、摩托车、汽车等的轮胎充气的时候都不会充得太足，也是为了防止温度高时，因气体膨胀而引起爆胎……

绝大多数物质都遵循“热胀冷缩”的规律，但自然界充满着迷幻的色彩，因此，经常会有一些不一样的事物出现，来引起人类的研究。

水就是那个例外之一。人们通过实验得到了水的密度随温度变化的曲线，据此可知，水在由0℃升高时，会出现一种特殊的现象。在温度由0℃上升到4℃的过程中，水的密度逐渐加大；温度由摄氏四度继续上升的过程中，水的密度逐渐减小。这是因为水温由0℃升至4℃的过程中，由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用，比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大，所以在这个过程中，水的密度随温度的增高而加大，为反常膨胀。(www.chuimin.cn)

铅灰色的辉锑矿是提炼金属锑最重要的矿物原料

在自然界中，除了0℃～4℃的水不属于热胀冷缩的这个家族之外，金属锑也是另类。

锑这种银白色的金属总共有四个“孩子”，人们见到次数最多是老大，名字叫“灰锑”。它还有三个小“弟弟”，依次是黄色的黄锑、黑色的黑锑和爆炸锑。不过，这三个小弟弟的化学“性格”都不稳定。黄锑比较喜欢低温，温度一超过零下八十摄氏度，它就不能活下去，于是变成了黑锑。而黑锑只要一加热就会变成人们常见的灰锑。至于爆炸锑，更是不得了，只要你用一个硬东西碰一碰它，它就会“火冒三丈”，同时放出大量的热，很快变成灰锑。

而锑最反常的地方是，它不但不符合一般的物体热胀冷缩的规律，而且与之相反，液态的锑在冷却凝固时，体积是越来越大的，即它会热缩冷胀。

过去，利用锑的这个秉性，人们制成了铅字。将一些液态的锑加入熔化了的铅字合金中，然后把混合起来的熔液倒入铜模里冷却凝固，固态的铅字合金的体积就会增大一些，从而使每一个细小的笔画都十分清晰地凸现出来。不仅如此，加入锑后，还能使铅字合金更加坚硬、耐磨。

孔明灯

我们熟悉的孔明灯就是充分利用了热胀冷缩的原理制作出来的。相传，诸葛亮当时被司马懿困于平阳，无法与外界联络，为了传递军情，所以发明了用纸扎的大型灯笼上浮到空中后当成求救信号。知名学者李约瑟也指出， 1241年，蒙古人曾经在李格尼兹（Liegnitz）战役中使用过龙形天灯传递信号。

电线伸缩的奥妙：热胀冷缩

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