生活中热胀冷缩的例子无处不在,比如冬天水管容易破裂,因为水结冰体积变大;夏天给自行车打气不能太足,防止爆胎。这些都是气体或液体受热膨胀、遇冷收缩的表现。
乒乓球凹陷放入热水为什么会凸起来?
买来的罐头很难打开,往往是因为工厂生产时封入的是热气体。当罐头冷却后,内部气压降低形成负压,导致盖子吸得很紧。反之,如果加热罐头,内部气体膨胀,盖子就容易打开了。
乒乓球材料主要是赛璐珞,这种物质在热水中会变得非常柔软。此时内部受热的空气迅速膨胀,利用膨胀产生的力量把凹进去的部分硬生生顶了出来,球就恢复了原状。
公路上每隔一段距离就要锯开一个缝隙,这是为了应对路面的热胀冷缩。如果没有这些伸缩缝,夏天高温时路面膨胀可能会拱起,冬天低温时路面收缩可能会断裂,影响行车安全。
拧不下的金属瓶盖,放在热水里浸一会往往就能轻松拧开。这是因为金属瓶盖受热膨胀的幅度通常比玻璃瓶口大,使得两者之间的缝隙变大,摩擦力减小,从而容易打开。
煮熟的鸡蛋放在冷水中浸一浸,蛋壳很容易剥开,这是因为蛋壳和蛋白的收缩程度不同。冷却时,蛋白收缩得比蛋壳多,两者之间产生空隙,从而方便剥壳,这也是热胀冷缩的应用。
泡好的热茶放在普通玻璃桌面上,有时会导致玻璃炸裂。这是因为玻璃局部温度迅速升高,导致局部受热膨胀,而周围温度较低未膨胀,这种不均匀的热应力超过了玻璃的承受极限,从而引发炸裂。
高压电线在夏天看起来下垂多,冬天则绷得紧,这是因为金属导线有热胀冷缩的特性。夏天温度高,电线膨胀变长而下垂;冬天温度低,电线收缩变短而紧绷,这是物理规律的直接体现。
乒乓球之所以凹陷后遇热水能恢复原状,核心原理在于热胀冷缩。球内密封的空气受热后体积膨胀,产生的巨大压力将变软的球壁向外顶起,从而修复凹陷。
赛璐珞是一种硝化纤维材质,俗称“假象牙”,具有极强的抗张强度且耐水耐油。正是这种材质在遇热变软后,配合内部空气的膨胀,才让乒乓球得以复原。