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今天我一个同事说热缩冷胀把我笑死了我准备给他解释发现我也不知道如何解释你们觉得尴尬吗?

时间:2023-12-31 22:35:49 来源:球体育首页

  第一个 塑料瓶遇热收缩,是因为你加热的时候破坏了瓶子的结构,并不是塑料收缩了。

  因为塑料加热以后,会变成液态,流动性增加。一旦塑料变成液态类,原来固态时候支持瓶子形状的支撑力也就不存在了,瓶子就会“塌掉”。

  热胀冷缩指的是物质的性质,而不是用物质制作成的物体的性质,一定要分清楚,物理中的所有定律,都是针对单纯的物质来说的,不能不假思索的就用到有一定结构的物体上面去。

  当你对铁加热的时候,铁一定会膨胀。 但是如果你用铁盖一个小房子,然后给房子加热。铁膨胀之后导致房子的结构被破坏,房子倒塌了(比如铁条做成骨架,铁条和铁条直接接合紧密,加热膨胀后,铁条接口处发生形变,房子就塌了),你这样一个时间段说房子收缩了,所以是热缩,那很显然是没道理的。

  热胀冷缩对于绝大部分物质都是成立的,但是有个别物质确实不遵循这个规律,我们叫做“反常膨胀”

  水在4摄氏度的时候,体积最小。 所以当水的温度处于0~4摄氏度之间时候,就会出现反常膨胀。

  从0度的冰开始加热,水的体积反而会缩小,直到4摄氏度以上,水又恢复到热胀冷缩的状态。

  但是水的反常膨胀问题,我记得我家侄女的小学《自然》课上就会讲这样的一个问题啊。

  可以明确的是,这并不是材料的“热缩冷胀”。要解释这两个现象还要一定的材料学知识的。

  这里,饮料瓶的材质应该是塑料,多数是聚酯PET或者聚丙烯PP。是由吹塑(blow molding)成型工艺制成。

  首先做成注塑成型的吹塑胚,类似试管的形状。然后,用高压热空气在模具里将胚吹成瓶子的形状,冷却后即成。最早的吹塑工艺用于吹制玻璃制品。

  由于吹塑过程中,瓶胚在高温下软化,在压力作用下,产生形变,然后迅速冷却,把形状固定。所以,成型的瓶子会有残余应力。当温度上升到其玻璃化转变温度以上,瓶体在残余应力作用下恢复其原始形状(回缩)。这就是怎么回事加入热水后,看到瓶子“缩”了。

  这里,应该是把可乐冷冻了。我们大家都知道,水从液体变成固体以后,密度会下降大约8%(从~1 kg/L 减小到~ 0.918 g/L),也就是体积会相应增大。但严格讲,这里并不是“冷胀”。因为热胀冷缩通常不涉及相变。

  多数材料有热涨冷缩的特性。但的确有一些物质会有“热缩冷涨”的现象,物理学上也叫负热胀(negative thermal expansion)。

  被研究最多的负热胀物质是钨酸锆(ZrW2O8)。它在一个很大的温度范围(-273 °C to 777 °C)内都表现出负的热膨胀系数(平均-7.2x10e−6/K)。

  大部分物质都是热胀冷缩,这点男同志都有体会,看到一个穿着清凉的美女,就会感到浑身燥热,自然就会胀。

  但水不太一样,在4℃以上时,是普通的热胀冷缩。在4℃以下却变成了热缩冷胀,温度越低越膨胀。这就是怎么回事池塘里结冰先结表面,底部可以维持4度以保证鱼能存活。如果冰也是热胀冷缩的话会因密度大于水而沉底,池塘会从底部开始结冰。这也是怎么回事冰可以漂浮在水面上的原因。同时也是冰箱里冰冻的可乐会把罐子冻破的原因——结冰时体积膨胀而已。

  具体的机理是:当水处于液态时,在氢键力的作用下,水分子靠近,在宏观上就表现为体积小。而变为固体时,水变为晶体,分子排列有规律,氢键的作用力削弱,不能维持原先的分子之间的距离,宏观的表现为体积变大。

  比如说零度的水确实是在受冷变成冰的时候体积膨胀,冰在遇热变成水的时候体积缩小。