家庭小实验丨热胀冷缩

文摘   2024-09-16 23:46   四川  






我们生活中大部分物体都有热胀冷缩的特性,当温度下降时,物体会收缩变小;相反当温度上升,物体就会膨胀变大。接下来我们通过实验去了解一下吧!



准备材料


量杯、口服液瓶、色素、滴管、气球、

酒精灯、金属球、金属环、打火用具、烧杯



气体的热胀冷缩



实验步骤


第一步:将两个差不多大的气球,分别放入装了热水和冷水的盆里。

第二步:等待一段时间后观察,发现放在热水里的红色气球变大了,放在冷水里的蓝色气球变小了。




实验原理


气体由大量的分子组成,分子间的距离相对较大。当气体受热时,分子间的平均距离会增大,使气体体积膨胀;当气体受冷时,分子运动减缓,分子间的平均距离减小,气体体积出现收缩。






生活中的应用




踩扁的乒乓球复原:

当把踩扁的乒乓球放入热水中时,乒乓球内的空气受热膨胀,使得乒乓球逐渐恢复原状。这是利用了气体热胀冷缩的原理。

打足气的自行车在太阳下暴晒会爆胎:

自行车轮胎内的空气在太阳暴晒下受热膨胀,如果轮胎内气压过高,就可能导致爆胎。这同样是气体热胀冷缩的一个典型例子。

气体温度计利用气体热胀冷缩测量温度:

气体温度计利用气体热胀冷缩的原理来测量温度。当温度升高时,温度计内的气体膨胀,推动指示器上升;当温度降低时,气体收缩,指示器下降。



液体的热胀冷缩



实验步骤


第一步:将色素水滴入口服液瓶里。

第二步:盖好盖子放入杯中,插入小管。

第三步:分别往杯中倒入冷水和热水,我们可以观察到热水中的小管液面上升。




实验原理


液体由大量的分子组成,分子间存在相互作用力。当液体受热时,分子运动加剧,分子间的平均距离增大,导致液体体积膨胀;当液体受冷时,分子运动减缓,分子间的平均距离减小,液体体积随之收缩。







生活中的应用




水银温度计测量体温:

水银温度计是液体热胀冷缩现象的直观展示。当温度升高时,温度计内的水银因受热而膨胀,导致液柱上升;当温度降低时,水银遇冷收缩,液柱则会下降。

塑料瓶装热水冷却后变瘪:

用塑料瓶装热水并拧紧盖子,等水冷却下来后,瓶子可能会变瘪。这是因为水在受热时体积膨胀,会增加瓶子的压力;当水冷却后体积缩小,瓶子内的压力降低,导致瓶子变瘪。

水壶烧水溢出:

烧水时,如果水壶中的水装得太满,当水受热膨胀时可能会从壶嘴中溢出。这是因为水在加热过程中体积增大,超出了容器的容纳范围。



固体的热胀冷缩



实验步骤


第一步:将金属球放入金属环里,我们看到金属球可以自由穿过金属环。

第二步:把金属球放在火上加热,加热后的金属球变大了,发现穿不过金属环了。

第三步:把金属球放在水里冷却一下,金属球又可以穿过金属环了。




实验原理


固体是由众多质点(如原子、分子等)所构成的。当固体受到温度变化影响时,其质点的振动幅度会随之改变。在受热情况下,振动幅度会增大,这就导致相邻质点之间的平均距离增大,最终使固体膨胀;而在受冷时,振动幅度则会减小,相邻质点之间的平均距离也相应减小,进而使物体产生收缩现象。







生活中的应用



高压输电线路:

在冬天气温降低,高压输电线路因遇冷而收缩,导致线路绷得更紧;相反,在夏天,高压输电线路因受热而膨胀,致使线路出现下垂现象。

桥梁和铁轨的伸缩缝:

为了避免桥梁和铁轨在温度发生变化时,因热胀冷缩现象而遭受损坏,工程师们会在桥梁和铁轨上设置伸缩缝。使其能够为结构在受热膨胀或受冷收缩时提供一定的可移动空间,以此来保障整体结构的稳固性与完整性。



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