維基少年:粒子/膨脹或收縮？

您是否曾經注意到軌道和高架橋上有微小的間隙？它們的設計就是為了防止物質在夏季膨脹時彎曲或斷裂。物質在加熱時總是會膨脹，或者說變大。這稱為熱膨脹。物質在冷卻時也會收縮，或者說變小。這稱為熱收縮。熱膨脹和收縮極大地影響著我們的日常生活，可以用粒子模型來解釋。

解釋

您還記得上一章中，熱量使粒子運動得更劇烈，氣球內的空氣體積膨脹，空氣密度降低嗎？這是由於熱膨脹。當粒子運動得更劇烈時，它們會佔據更大的空間，因為它們需要更多的空間進行運動。請參見下面的圖表。

雙金屬片

在加熱之前（上圖），兩條金屬片是直的。但是，在加熱之後（下圖），黃色金屬膨脹得更多，因此金屬片彎曲。

雙金屬片由兩條粘在一起的不同金屬片製成。這兩條金屬片在加熱時膨脹程度不同。因此，當金屬片被加熱時，其中一條金屬片將比另一條金屬片更長。因此，雙金屬片將彎曲。一個例子是鐵和黃銅。

恆溫器的工作原理。

雙金屬片在日常生活中用於熱量檢測，例如火災報警器和恆溫器。恆溫器是一種小型裝置，用於各種家用電器，當電器過熱時自動關閉電器。在這種應用中，雙金屬片彎曲以接通或斷開電路。電路是指電流從電源流出並返回的路徑。在恆溫器中，電路斷開，因此它所使用的電器將無法再執行。在火災報警器中，情況正好相反：電路接通，使火災警報器發出警報，以便每個人都可以逃生。

測驗

1. 嘗試繪製一個圖表來說明火災報警器的工作原理。
2. 判斷正誤？
   1. 當某些家用電器過熱時，內部的雙金屬片會收縮。
   2. 熱膨脹僅限於液體和固體。
   3. 液體的密度不如固體高。

1. 建議圖解

   

   建議使用圖例，但不是必須的。

2. “判斷正誤？”的答案
1. 錯誤
2. 錯誤。熱膨脹適用於所有物質。
3. 正確。當粒子變熱並運動更多時，它們之間的間隙會變大，因此它們的密度更低。不過，水是一個例外；液態水的密度高於冰。