为什么物体会热胀冷缩

为什么物体会热胀冷缩？

物体，包括固体、液体、气体在内，受热后都会程度不同地出现膨胀现象，也会在受冷时出现缩小现象。在固体、气体、液体三种物体中，通常气体热胀冷缩现象最为明显。
我们都知道，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。
物体受热后，温度就会升高，组成物质的分子的运动会随之逐渐活跃起来，分子之间的间隔也就渐渐拉开，于是，整个物体就膨胀起来了，物体受冷时，分子之间的间隔也就渐渐缩小，物体也就会缩小。
固体的热胀冷缩

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。
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。
水泥公路上每隔一段距离就会留着一个间隙。这样就不会因为热胀冷缩，让地面开裂。
高铁的无缝钢轨不怕热胀冷缩现象吗？

都说铁轨留有缝隙，防止热胀冷缩，但是大家都知道高铁采用的是无缝钢轨，难道高铁的铁轨不怕热胀冷缩吗？
首先，高铁铁轨建设者们要固定铁轨，将轨道与枕木紧紧地固定住，这样一来就可以形成一部分的力量来作为钢轨的内应力。进而会抵消掉一部分热胀冷缩产生的应力，不会让轨道变形。
第二，建设之初，就要根据当地气象资料进行调整，最终得出热胀冷缩造成钢轨形变的数值区间。然后，再根据这样的数值进行设计，预留出热胀冷缩的形变值。
第三，在大约1.5公里以内的地方会有一个伸缩调节器，它也可以帮助钢轨释放出因热胀冷缩产生的能量。
液体的热胀冷缩

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。
为什么水不遵循热胀冷缩的规律？

实验表明，水在4℃以上，仍然是遵循热胀冷缩规律的，从4℃以下，即4℃到0℃间才发生反常膨胀.水在4℃时，体积最小，密度最大。因而冰的密度略小于水的密度.所以可以浮在水面上。
水的反常膨胀现象，原因是水分子具有特殊的结构，液态水，除含有简单的水分子（H2O）外，同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等，当温度在0℃水未结冰时，大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在，当温度升高到3.98 ℃（101 kPa）时，水分子多以(H2O)2缔合分子形式存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3.98 ℃以上，一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0 ℃时，水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻（两个共价键，两个氢键）。这样一种排布导致成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反比同温度的水小。
气体的热胀冷缩

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。
人会热胀冷缩吗？

看完了热胀冷缩的概念及原理，有人会问，人会热胀冷缩吗？这个问题分为两部分，一部分是身高，一部分是体重，下面就来说说。
人也是由分子组成， 所以分子之间的距离会随温度变化，人也可以热胀冷缩。但是，大家不要忽略了人是恒温动物，因此，即使外面环境温差大，人体的温度变化并不大，所以，热胀冷缩对于人来说并不是很明显。