物体的热膨胀Wuti de re pengzhang

物体当温度改变时，发生的胀缩现象。固体、液体和气体都可以发生热膨胀，但程度各不相同，气体最明显，液体次之，固体最不明显。
1.固体的热膨胀
❶固体的线膨胀 在温度变化时，固体在某一方向上的长度随温度的增加而增长的现象。线膨胀遵循的规律是lt=l₀(1+αlt)，式中t为摄氏温度，l₀为0℃时物体的长度，lt为t℃时物体的长度，αl为线膨胀系数，它的单位是1/度。一般金属的线膨胀系数约为10^-5/度左右。

❷固体的面膨胀 在温度变化时，固体的表面积随温度的增加而增大的现象。面膨胀遵循的规律是_st＝s₀(1+αst)，式中s₀为0℃时固体的表面积，st为t℃时固体的表面积，α_s为面膨胀系数，它的单位是1/度，其量值αs≈2αl。

❸固体的体膨胀 在温度变化时，固体的体积随温度的增加而增大的现象。体膨胀遵循的规律是Vt=V0(1+αvt)，式中V₀为0℃时固体的体积，V_t为t℃时固体的体积，αv为体膨胀系数，它的单位是1/度，其量值αv≈3αl。
在相同的温度下，不同的固体的热膨胀系数(αl、αs、αv)是不同的。一般只给出线膨胀系数。
2.液体的热膨胀 液体没有一定的形状和线度，但有一定的体积。对于液体来说，有意义的只是体膨胀，它遵循的规律是Vt=V0(1+βt)，式中V0是液体在0℃时的体积，Vt是t℃时的体积，β是液体的体膨胀系数，它的单位是1/度。一般液体的体膨胀系数比固体的大得多。不同液体的体膨胀系数是不同的。

表1 几种固体的线膨胀系数

物 质	α1 (1/度)	物 质	α1 (1/度)
金刚石 石 膏 瓷 玻 璃 钢 铁 大理石 水 泥	1.3×10-6 2.5×10-6 3×10-6 (4-10) ×10- 6 1.1×10-5 1.2×10-5 1.2×10-5 1.4×10-5	金 铜 银 铝 锡 锌 铅 硬橡胶	1.42×10-5 1.7×10-5 1.97×10-5 2.38×10-5 2.67×10-5 2.86×10-5 2.92×10-5 7×10-5

表2 几种液体的体膨胀系数

液 体	β (1/度)	液体	β (1/度)
水 银 水 (20℃左右) 甘 油 硫 酸 松节油	1.82×10-4 2.1×10-4 5.0×10-4 5.6×10-4 6.7×10-4	煤 油 酒 精 二硫化碳 苯 乙 醚	1.0×10-3 1.1×10-3 1.22×10-3 1.24×10-3 1.66×10-3

3.气体的热膨胀 气体的热膨胀规律比较复杂，当一定质量气体的体积随温度上升而发生变化时，它的压强也有可能发生变化。大量实验证明，对于一定质量的气体，在保持压强不变的情况下，它的体积随温度的变化规律是Vt=V0 (1+γt)，式中V₀是气体在0℃时的体积，Vt是t℃时的体积，γ是气体的体膨胀系数，它的单位是1/度。法国科学家盖·吕萨克通过大量实验，在1802年确定，一切气体在压强不变时的体膨胀系数都近似相等，约等于1/273/度≈0.00366/度。气体的体膨胀系数不随气体的化学成分而改变，这是气体的热膨胀跟固体、液体不同的地方。
对于固体来说，主要考虑线膨胀，对于液体和气体来说，通常考虑的是体膨胀。绝大多数物质，在温度升高时体积增大。但也有少数物质，在某一温度范围内，当温度升高时，它们的长度与体积反而缩小，也就是在这段温度范围内它们的热膨胀系数为负值。这种觋象称为反常膨胀。水、锑、铋和铸铁等都有反常膨胀现象。