物體加熱后為什么會膨脹

時間：2022-09-16 11:00:19 科普知識我要投稿

物體加熱后為什么會膨脹

　　我們會看到一個物體在加熱的時候就會變得越來越大。下面和小編一起來看物體加熱后為什么會膨脹，希望有所幫助！

　　物體加熱后為什么會膨脹 1

　　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。

　　物體都有熱脹冷縮的現象，日常生活中我們可以利用這種現象解決一些困難。

　　拓展

　　對于一般物體，熱脹冷縮是成立的。當物體溫度升高時，分子的動能增加，分子的平均自由程增加，所以表現為熱脹；同理，當物體溫降低時，分子的動能減小，分子的平均自由程減少，

　　所以表現為冷縮。但也有例外，比如說水，水在4攝氏度時體積是最小的，溫度升高或降低，體積都會增大。這是水中存在氫鍵，在溫度下降時，水中的氫鍵數量增加，導致體積隨溫度下降而增大。

　　物體溫度升高，物體內含的熱量也就增加，這叫內能。所謂熱，也就是物體內分子的運動形成的；熱量增加，就是物體內分子運動的幅度增加了，運動幅度增加了，分子間間隙就大了，所以就有了物體熱脹的現象。反過來，物體溫度降低了，物體分子間間隙小了，也就冷縮了！

　　熱脹冷縮是大部分物體的通性，也有例外。溫度逐漸下降時，水結冰，液體變固體，準確說是變成了晶體，分子間結構發生巨大變化，所以溫度低的冰，比溫度高的水體積要大，這是冷脹熱縮的例子。

　　金屬銻、鉍、鎵等，也有冷脹熱縮的特性，都是因為溫度變化，金屬晶體內分子的排布結構發生較大變化造成的。

　　物理上講，水加熱，變成氣體，水，遇冷結冰，在固定密封地容器里，熱量被水吸收走了，水達到一定溫度又變成熱氣，體積變大，所以會膨脹。水遇冷氣變成冰的時候，它把冷氣吸收走了，一部分冷氣存在容器里，水結冰需要吸熱，水里面的熱量被氣體吸走了，在一定溫度下，水變成冰以后它會保持一定的體積，這種體積隨著溫度不斷降低，變成冷氣體積也會變小。

　　物體加熱后為什么會膨脹 2

　　物體因溫度改變而發生的`膨脹現象叫“熱膨脹” 。通常是指外壓強不變的情況下，大多數物質在溫度升高時，其體積增大，溫度降低時體積縮小。在相同條件下，氣體膨脹最大，液體膨脹次之，固體膨脹最小。也有少數物質在一定的溫度范圍內，溫度升高時，其體積反而減小。因為物體溫度升高時，分子運動的平均動能增大，分子間的距離也增大，物體的體積隨之而擴大；溫度降低，物體冷卻時分子的平均動能變小，使分子間距離縮短，于是物體的體積就要縮小。

　　又由于固體、液體和氣體分子運動的平均動能大小不同，因而從熱膨脹的宏觀現象來看亦有顯著的區別。線（體）膨脹系數：溫度升高1 K時，物體的長度（體積）的相對增加量。壓力保持不變時，由于溫度的改變，造成固體、液體和氣體發生長度或體積變化的現象。膨脹的程度用膨脹系數表示。固體的熱膨脹：固體的線膨脹系數定義 l是試件的長度，T是溫度,p是壓強。對于每種固體，都有一個德拜特征溫度,低于此特征溫度時,α 隨溫度強烈變動；高于此特征溫度時,α實際上是常數。

　　處在室溫的許多普通材料，其溫度都接近或高于各自的特征溫度，其長度隨溫度變化的規律,可用近似式l=lo(l+αt)表示，式中lo為零攝氏度(0°C)時的長度，t是攝氏溫度。從微觀看，固體的熱膨脹是固體中相鄰原子間的平均距離增大。晶體中兩相鄰原子間的勢能是原子核間距離的函數,勢能曲線是一條非對稱曲線。

　　在一定的振動能量下，兩原子的距離在平衡位置附近改變著，由于勢能曲線的非對稱性,其平均距離r大于平衡時的距離ro；在更高的振動能量時，它們的平均距離就更大。由于振動的能量隨溫度升高而增大，所以兩原子間的平均距離也隨溫度升高而增大，結果使整塊固體脹大。E.格臨愛森理論指出，膨脹系數同固體比熱容成正比（見非諧相互作用），在低溫下（小振幅振動）膨脹系數趨于零。純晶體沿不同的軸向可以有不同的α 值，多晶體幾乎沒有各向異性的效應。固體的面膨脹系數定義為式中A為試件的面積。

　　固體的體膨脹系數定義為式中V為試件的體積。對于各向同性固體，α、β、γ之間的關系為 β=2α,　γ=3α。液體和氣體的熱膨脹：由于液體和氣體沒有固定的形狀，只有體積隨溫度的變化才有意義，所以常用體膨脹系數表示它們的膨脹程度。體膨脹系數為。氣體的γ 可通過理想氣體狀態方程來計算，其值與溫度和壓強有關

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