火车的“哐当”声哪来的？2分钟小实验告诉孩子铁轨为什么要留缝

今天爆爆给炸炸出了一个难题

用铁环穿过直径比它大的铁球

炸炸使出了拧瓶盖的力气

还是没能让铁环穿过去

要让铁环穿过比自己直径大的小球

除非把铁环直径变大或者小球直径变小

炸炸灵机一动

变大变小可以通过热胀冷缩呀

可是金属也会热胀冷缩吗？

答案是肯定的

我们都知道

水和气体都有热胀冷缩的属性

而很多金属的热胀冷缩属性常常被人们忽略

1825年

英国铺设了第一条铁路

所有的钢轨全部焊接在一起

可夏天的时候钢轨变得七歪八扭

到了冬天，钢轨竟裂成几段

造成这样损失背后的原因

就是造铁路的时候没考虑钢轨发生热胀冷缩

所以

现在的铁轨设计过程中都会留一段空隙

今天的小实验

带孩子了解一下神奇的金属热胀冷缩吧~

-金属热胀冷缩-

材料

塑料杆/蜡烛/底座/杆扣/小铁珠/铁环

步骤

-第一步-

将铁环放在塑料杆上

扣上杆扣

-第二步-

尝试用铁环穿过放在底座上的小铁珠

-第三步-

用蜡烛烧热铁环后再次尝试穿过小铁珠

铁环居然顺利通过啦

（注：燃烧过程请一定有家长在旁看护）

原理

热胀冷缩是物体的一种基本性质，即受热以后物体的体积会膨胀，冷却时其体积会缩小。物质都会热胀冷缩，金属也不例外。只是一些金属的热胀冷缩程度很小，肉眼难以分辨。

那么，为什么物体会热胀冷缩呢？

物质是由原子组成的，原子在时刻不停地运动着，运动的速度会随温度改变，这是物体热胀冷缩的根本原因。对于固体来说，它的基本单元是由质点（原子或离子）构成的点阵，这些质点在晶格点阵中围绕其平衡位置振动。这种振动不是左右对称的简谐振动，而是非简谐振动。

当固体受热时，质点振动加剧，由于非简谐效应的存在，质点的平衡位置就会发生移动，导致相邻质点间的平均距离增大，于是，固体的体积就变大了。反过来，当温度降低时，由于质点振动减弱，质点之间的平均距离减小，固体的体积就变小了。

在本次小实验中，铁环在受到火焰加热后膨胀，中间的环孔也随之增大，从而可以通过原来半径比它大的小球。

只要留心观察，我们日常生活中也能看到金属的冷缩现象。比方说，金属铁有热胀冷缩的特性，因此我们在铺设铁轨时，必须保留一定的间隙，以防止气温升高时，铁轨因受热膨胀伸长而相互推挤变形。夏天安装电线的时候，两根电线桩之间的距离也不能拉得太紧，冬天气温低，电线会收缩，原来太紧的话，很容易被拉断。