粒子

膨胀还是收缩？

你是否注意到轨道和高架桥上有微小的缝隙？它们被设计成这样是为了防止物质在夏天膨胀时发生弯曲或断裂。物质在加热时总是会膨胀，或者变大，这叫做热膨胀。物质在冷却时也会收缩，或者变小，这叫做热收缩。热膨胀和收缩对我们的日常生活有很大影响，并且可以通过粒子模型来解释。

解释

你还记得上一章提到的，热量使粒子运动更加剧烈，从而气球内部的空气体积膨胀，空气的密度减小吗？这就是热膨胀的原因。当粒子运动更加剧烈时，它们会占据更多空间，因为它们需要更多空间来进行运动。请看下面的示意图。

双金属条

加热前（上图），两条金属条是平直的。然而，加热后（下图），黄色金属膨胀更多，因此金属条发生弯曲。

恒温器是如何工作的。

双金属条由两条金属条粘合在一起制成。当加热时，这两条金属条的膨胀程度不同。因此，当金属条加热时，一条金属条会比另一条金属条更长。因此，双金属条会弯曲。举个例子，铁和黄铜就是常见的双金属条材料。

温控器的工作原理

双金属条在日常生活中用于热量检测，比如在火警报警器和温控器中。温控器是一种小型设备，常见于各种家电中，当家电过热时，它会自动关闭电器。在这些应用中，双金属条会弯曲，从而完成或断开电路。电路指的是电流从电源流出并返回的路径。在温控器中，电路被断开，电器因此停止工作。而在火警报警器中，情况恰好相反：电路被连接起来，这样报警器就会响起，提醒人们逃生。

测验

试着画一幅图，说明火警报警器的工作原理。

对错题

1. 当某些家电过热时，它们内部的双金属条会收缩。
2. 热膨胀仅限于液体和固体。
3. 液体的密度不如固体。

建议图示：

可以附加图例，但不是必须的。

"对错"答案：

1. 错误
2. 错误。热膨胀适用于所有物质。
3. 正确。随着粒子变热并更多地运动，粒子间的间距增大，因此它们的密度变小。但水是个例外；液态水的密度比冰大。