为什么物体会热胀冷缩
说到热胀冷缩，详细大家都有所了解，我们在中学的时候都有学到过，物体都遵循着热胀冷缩的原理，物体遇到热就会膨胀变大，而遇到温度低的东西就会缩小，那么为什么会出现这种性质呢？热胀冷缩的原理是什么呢？一起来了解一下吧。
为什么物体会热胀冷缩 篇1
热胀冷缩是物体的一种基本性质，即受热以后物体的体积会膨胀，冷却时其体积会缩小。世界上大多数物体都具有这种性质。
物质是由原子组成的，原子在时刻不停地运动着，运动的速度会随温度改变，这是物体热胀冷缩的根本原因。对于固体来说，它的基本单元是由质点（原子或离子）构成的点阵，这些质点在晶格点阵中围绕其平衡位置振动。这种振动不是左右对称的简谐振动，而是非简谐振动。当固体受热时，质点振动加剧，由于非简谐效应的存在，质点的平衡位置就会发生移动，导致相邻质点间的平均距离增大，于是，固体的体积就变大了。反过来，当温度降低时，由于质点振动减弱，质点之间的平均距离减小，固体的体积就变小了。
我们经常能看到固体的冷缩现象。比方说，金属铁有热胀冷缩的特性，因此我们在铺设铁轨时，必须保留一定的间隙，以防止气温升高时，铁轨因受热膨胀伸长而相互推挤变形。同样，公路上铺设的水泥也会热胀冷缩，所以我们会发现，公路上每隔一段距离就会留着一个间隙。
液体同样存在热胀冷缩，比方说，我们常用的温度计，就利用了液态的水银（或酒精）的热胀冷缩特性。气体的热胀冷缩现象也随处可见。乒乓球如果不小心被踩瘪了，只要放在开水里一烫，瘪的地方就鼓起来了，说明乒乓球里的空气受热以后体积变大了。不过，气体的热胀冷缩需要在一个体积可以变化的空间里才能观察到（如气球里的气体），因为如果把气体释放在一个固定的空间里，它就会充满整个空间，这时如果我们升高温度，这个空间的大小并不会变化，但气体的压强会增大。
为什么物体会热胀冷缩 篇2
对于一般物体，热胀冷缩是成立的。当物体温度升高时，分子的动能增加，分子的平均自由程增加，所以表现为热胀；同理，当物体温降低时，分子的动能减小，分子的平均自由程减少，所以表现为冷缩。但也有例外，比如说水，这并不是说热胀冷缩对水不成立啦~！而是水中存在氢键，在温度下降情况下，水中的氢键数量增加，导致体积随温度下降体积反而增大！
原理分析
根据物质粒子最小的原子结构来看，物质的热胀冷缩应该是由物质原子的内部加速运动形成的。从原子的内部结构来讲，当原子受热后，核内质子和中子以及核外电子呈现为粒子运动的加速状态。首先来说，由于原子核的自转以及电场的作用，牵引了核外电子围绕原子核做公转运动。原子核的自转速度决定着外围电子受离心力大小的变化，这也决定着原子内核与电子层轨道之间的距离和电场的高低。只有原子核的自旋和外层电子的公转受到外部能量的激发，才会构成原子内部的离心力和电场力的`变化，从而也就体现了物质热胀冷缩的自然现象。
1，由于物质的原子核以及核外电子层的提速运动，使其产生了很强的离心力，这个离心力又使核外电子层与原子核的间距拉大。当原子核与核外电子层的距离拉大后，其原子核与核外电子层间的电场力就会降低，而低能级最外层轨道的电子就会脱离原子内部电场的束缚成为溢出的游离电子，从而也就构成了原子的等离子态。原子核与核外电子层距离的这一变化，也是物质的热膨胀变化系数。然而，物质的热膨胀系数不会无限度的变化，当达到最大的极限时，原子的内部运动就会停留在稳定的运动平衡状态。在一定的温度极限下原子核与核外电子层之间建立了一种极其稳定的电力场，核外电子不再溢出，电场之间的距离不再扩大，原子停止膨胀继而从原物质的固体转为液态。
2，当物质的温度降低后，原子内部的运动速度开始逐渐的下降，原子核的自转速度降低，其对核外电子的离心力作用也将逐渐的减小继而使原子核与核外电子层之间的距离变小电场加大，此时原子又会吸引外部空间的游离电子来补齐电子外层轨道的缺位电子而达到原子非等离子体的原始平衡状态。同时，物质又从液态逐渐的过渡到固态，这就是物质的热胀冷缩原理。
在我们的教科书中，也提到了关于对原子的热能和光能的激发作用。原子核与核外电子层之间的电场距离是随温度变化的，也是一种变量状态。物质受外部能量的激发可使原子的内部产生动态变化，原子核的最外层电子最容易受到能量的激发而成为飘逸的自由电子，也就是我们平常所说的物质等离子态，上述的两个条件是必备的。当物质在受热达到极点后可从固态到液态，液态到固态的这一物理转变过程，这个过程必须使原子的内部产生质变。物体的热胀冷缩显现了物质原子的内部物理变化，否然的话，物质的热胀冷缩原理就很难讲清楚的。
变化程度
一般来说，气体热胀冷缩最显著，液体其次，固体最不显著。因为气体分子之间的引力比液体和固体分子之间的引力小，受温度的影响就更容易一些。
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