熱脹冷縮

　　熱脹冷縮是物體的一種基本性質(zhì)，物體在一般狀態(tài)下，受熱以后會(huì)膨脹，在受冷的狀態(tài)下會(huì)縮小。大多數(shù)物體都具有這種性質(zhì)。
　　概述
　　（注：水在4℃以上會(huì)熱脹冷縮而在4℃以下會(huì)冷脹熱縮。而到冰，密度就只有0.9。這意味著，冰將會(huì)浮在水面。銻、鉍、鎵和青銅等物質(zhì)在某些溫度范圍內(nèi)受熱時(shí)收縮，遇冷時(shí)會(huì)膨脹。）
　　物體受熱時(shí)會(huì)膨脹，遇冷時(shí)會(huì)收縮。這是由于物體內(nèi)的粒子(原子)運(yùn)動(dòng)會(huì)隨溫度改變，當(dāng)溫度上升時(shí)，粒子的振動(dòng)幅度加大，令物體膨脹；但當(dāng)溫度下降時(shí)，粒子的振動(dòng)幅度便會(huì)減少，使物體收縮。
　　物體都有熱脹冷縮的現(xiàn)象，日常生活中我們可以利用這種現(xiàn)象解決一些困難。
　　日常生活中，熱脹冷縮時(shí)出現(xiàn)現(xiàn)象
　　1．有時(shí)候夏天路面會(huì)向上拱起,就是路面膨脹...(所以路面每隔一段距離都有空隙留著)
　　2．買來(lái)的罐頭很難打開(kāi),是因?yàn)楣�廠生產(chǎn)時(shí)放進(jìn)去的是熱的,氣體膨脹，冷卻后里面氣體體積減小,外面大氣壓大于內(nèi)部，所以難打開(kāi)；而微熱罐頭就很容易打開(kāi)了。
　　3．溫度計(jì)，溫度計(jì)，是測(cè)溫儀器的總稱，可以準(zhǔn)確的判斷和測(cè)量溫度。利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮等的現(xiàn)象為設(shè)計(jì)的依據(jù)。有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差電偶溫度計(jì)1、輻射溫度計(jì)和光測(cè)溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)等等等等多種種類供我們選擇，但要注意正確的使用方法，了解測(cè)溫儀的相關(guān)特點(diǎn)，便于更好的使用它
　　4．夏天，電工在架設(shè)電線時(shí)，如果把線繃得太緊，那么到冬天，電線受冷縮短時(shí)就會(huì)斷裂。所以一般夏天架設(shè)電線時(shí)電線都要略有下垂。
　　原理
　　對(duì)于一般物體，熱脹冷縮是成立的。當(dāng)物體溫度升高時(shí)，分子的動(dòng)能增加，分子的平均自由程增加，所以表現(xiàn)為熱脹；同理，當(dāng)物體溫降低時(shí)，分子的動(dòng)能減小，分子的平均自由程減少，所以表現(xiàn)為冷縮。但也有例外，比如說(shuō)水，這并不是說(shuō)熱脹冷縮對(duì)水不成立啦~！而是水中存在氫鍵，在溫度下降情況下，水中的氫鍵數(shù)量增加，導(dǎo)致體積隨溫度下降體積反而增大！
　　物質(zhì)熱脹冷縮原理分析
　　根據(jù)物質(zhì)粒子最小的原子結(jié)構(gòu)來(lái)看，物質(zhì)的熱脹冷縮應(yīng)該是由物質(zhì)原子的內(nèi)部加速運(yùn)動(dòng)形成的。從原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)講，當(dāng)原子受熱后，核內(nèi)質(zhì)子和中子以及核外電子呈現(xiàn)為粒子運(yùn)動(dòng)的加速狀態(tài)。首先來(lái)說(shuō)，由于原子核的自轉(zhuǎn)以及電場(chǎng)的作用，牽引了核外電子圍繞原子核做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。原子核的自轉(zhuǎn)速度決定著外圍電子受離心力大小的變化，這也決定著原子內(nèi)核與電子層軌道之間的距離和電場(chǎng)的高低。只有原子核的自旋和外層電子的公轉(zhuǎn)受到外部能量的激發(fā)，才會(huì)構(gòu)成原子內(nèi)部的離心力和電場(chǎng)力的變化，從而也就體現(xiàn)了物質(zhì)熱脹冷縮的自然現(xiàn)象。
　　1，當(dāng)物體受熱后，由于物質(zhì)的原子核以及核外電子層的提速運(yùn)動(dòng)，使其產(chǎn)生了很強(qiáng)的離心力，這個(gè)離心力又使核外電子層與原子核的間距拉大。當(dāng)原子核與核外電子層的距離拉大后，其原子核與核外電子層間的電場(chǎng)力就會(huì)降低，而低能級(jí)最外層軌道的電子就會(huì)脫離原子內(nèi)部電場(chǎng)的束縛成為溢出的游離電子，從而也就構(gòu)成了原子的等離子態(tài)。原子核與核外電子層距離的這一變化，也是物質(zhì)的熱膨脹變化系數(shù)。然而，物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不會(huì)無(wú)限度的變化，當(dāng)達(dá)到最大的極限時(shí)，原子的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)就會(huì)停留在穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)平衡狀態(tài)。在一定的溫度極限下原子核與核外電子層之間建立了一種極其穩(wěn)定的電力場(chǎng)，核外電子不再溢出，電場(chǎng)之間的距離不再擴(kuò)大，原子停止膨脹繼而從原物質(zhì)的固體轉(zhuǎn)為液態(tài)。
　　2，當(dāng)物質(zhì)的溫度降低后，原子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)速度開(kāi)始逐漸的下降，原子核的自轉(zhuǎn)速度降低，其對(duì)核外電子的離心力作用也將逐漸的減小繼而使原子核與核外電子層之間的距離變小電場(chǎng)加大，此時(shí)原子又會(huì)吸引外部空間的游離電子來(lái)補(bǔ)齊電子外層軌道的缺位電子而達(dá)到原子非等離子體的原始平衡狀態(tài)。同時(shí)，物質(zhì)又從液態(tài)逐漸的過(guò)渡到固態(tài)，這就是物質(zhì)的熱脹冷縮原理。
　　在我們的教科書(shū)中，也提到了關(guān)于對(duì)原子的熱能和光能的激發(fā)作用。原子核與核外電子層之間的電場(chǎng)距離是隨溫度變化的，也是一種變量狀態(tài)。物質(zhì)受外部能量的激發(fā)可使原子的內(nèi)部產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化，原子核的最外層電子最容易受到能量的激發(fā)而成為飄逸的自由電子，也就是我們平常所說(shuō)的物質(zhì)等離子態(tài)，上述的兩個(gè)條件是必備的。當(dāng)物質(zhì)在受熱達(dá)到極點(diǎn)后可從固態(tài)到液態(tài)，液態(tài)到固態(tài)的這一物理轉(zhuǎn)變過(guò)程，這個(gè)過(guò)程必須使原子的內(nèi)部產(chǎn)生質(zhì)變。物體的熱脹冷縮顯現(xiàn)了物質(zhì)原子的內(nèi)部物理變化，否然的話，物質(zhì)的熱脹冷縮原理就很難講清楚的。
　　物體熱脹冷縮的程度
　　一般來(lái)說(shuō)，氣體熱脹冷縮最顯著，液體其次，固體最不顯著。因?yàn)闅怏w分子之間的引力比液體和固體分子之間的引力小，受溫度的影響就更容易一些。