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有材料受到加热后不会膨胀吗?_参考网

有材料受到加热后不会膨胀吗?

2019-03-28 10:29:44 科学之谜2019年3期

罗伯特·马修斯

我们都知道“热胀冷缩”,即材料在受热时体积会膨胀,在遇冷时体积会收缩。“热胀冷缩”是大多数材料都遵循的规律,但是在一些特定条件下,也有一些材料反其道而行之,在受热时,体积却缩小了。

首先,正常情况下,热收缩性橡胶等高分子聚合物的分子链是展开的,当橡胶受热时,橡胶的分子链就会卷曲起来,造成橡胶体积缩小。

其次,水在0℃~4℃时会冷胀热缩,当温度超过4℃,水又会恢复热胀冷缩。水的反常膨胀受到两种因素的影响:一方面,0℃左右的水中存在缔合水分子(多个水分子连在一起)。随温度升高,大的缔合水分子逐渐瓦解,变成三分子、双分子缔合水分子和单个水分子,这些小的缔合水分子可以“嵌入”大的缔合水分子中,因此,水的体积会减小。另一方面,随着温度升高,水分子的运动速度加快,分子间的距离会逐渐加大,水的体积会增大。在这两种作用的影响下,水的体积出现了随温度升高,先缩小后膨胀的特点。

最后,负热膨胀化合物在一定温度范围内,也会发生热缩现象。例如,钨酸锆在-273℃~770℃間,都会随温度升高而收缩,这是由它特殊的晶体结构造成的。

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