维基少年:粒子/膨胀或收缩？

您是否曾经注意到轨道和高架桥上有微小的间隙？它们的设计就是为了防止物质在夏季膨胀时弯曲或断裂。物质在加热时总是会膨胀，或者说变大。这称为热膨胀。物质在冷却时也会收缩，或者说变小。这称为热收缩。热膨胀和收缩极大地影响着我们的日常生活，可以用粒子模型来解释。

解释

您还记得上一章中，热量使粒子运动得更剧烈，气球内的空气体积膨胀，空气密度降低吗？这是由于热膨胀。当粒子运动得更剧烈时，它们会占据更大的空间，因为它们需要更多的空间进行运动。请参见下面的图表。

双金属片

在加热之前（上图），两条金属片是直的。但是，在加热之后（下图），黄色金属膨胀得更多，因此金属片弯曲。

双金属片由两条粘在一起的不同金属片制成。这两条金属片在加热时膨胀程度不同。因此，当金属片被加热时，其中一条金属片将比另一条金属片更长。因此，双金属片将弯曲。一个例子是铁和黄铜。

恒温器的工作原理。

双金属片在日常生活中用于热量检测，例如火灾报警器和恒温器。恒温器是一种小型装置，用于各种家用电器，当电器过热时自动关闭电器。在这种应用中，双金属片弯曲以接通或断开电路。电路是指电流从电源流出并返回的路径。在恒温器中，电路断开，因此它所使用的电器将无法再运行。在火灾报警器中，情况正好相反：电路接通，使火灾警报器发出警报，以便每个人都可以逃生。

测验

1. 尝试绘制一个图表来说明火灾报警器的工作原理。
2. 判断正误？
   1. 当某些家用电器过热时，内部的双金属片会收缩。
   2. 热膨胀仅限于液体和固体。
   3. 液体的密度不如固体高。

1. 建议图解

   

   建议使用图例，但不是必须的。

2. “判断正误？”的答案
1. 错误
2. 错误。热膨胀适用于所有物质。
3. 正确。当粒子变热并运动更多时，它们之间的间隙会变大，因此它们的密度更低。不过，水是一个例外；液态水的密度高于冰。