▲把套上氣球的瓶子放入熱水中，氣球立馬鼓了起來。

▲一放進冷水中氣球又癟了下去。

熱脹冷縮

套了氣球的瓶子放到熱水中，氣球立馬鼓了起來，一放進冷水中氣球又癟了下去，這是因為熱脹冷縮的原理。

熱脹冷縮是物體的一種基本性質，即受熱以後物體的體積會膨脹，冷卻時其體積會縮小。世界上大多數物體都具有這種性質。

那麼，為什麼物體會熱脹冷縮呢？

物質是由原子組成的，原子在時刻不停地運動著，運動的速度會隨溫度改變，這是物體熱脹冷縮的根本原因。對於固體來說，它的基本單元是由質點（原子或離子）構成的點陣，這些質點在晶格點陣中圍繞其平衡位置振動。這種振動不是左右對稱的簡諧振動，而是非簡諧振動。

當固體受熱時，質點振動加劇，由於非簡諧效應的存在，質點的平衡位置就會發生移動，導致相鄰質點間的平均距離增大，於是，固體的體積就變大了。反過來，當溫度降低時，由於質點振動減弱，質點之間的平均距離減小，固體的體積就變小了。

我們經常能看到固體的冷縮現象。比方說，金屬鐵有熱脹冷縮的特性，因此我們在鋪設鐵軌時，必須保留一定的間隙，以防止氣溫升高時，鐵軌因受熱膨脹伸長而相互推擠變形。同樣，公路上鋪設的水泥也會熱脹冷縮，所以我們會發現，公路上每隔一段距離就會留著一個間隙。

液體同樣存在熱脹冷縮，比方說，我們常用的溫度計，就利用了液態的水銀（或酒精）的熱脹冷縮特性。氣體的熱脹冷縮現象也隨處可見。乒乓球如果不小心被踩癟了，只要放在開水裡一燙，癟的地方就鼓起來了，說明乒乓球裡的空氣受熱以後體積變大了。

不過，氣體的熱脹冷縮需要在一個體積可以變化的空間裡才能觀察到（如氣球裡的氣體），因為如果把氣體釋放在一個固定的空間裡，它就會充滿整個空間，這時如果我們升高溫度，這個空間的大小並不會變化，但氣體的壓強會增大。

任何物體都會熱脹冷縮！

原理很簡單，冬天來了，你肯定會縮在羽絨服裡，夏天來了，你肯定會光著膀子還閒四肢不夠舒展！

這個是初中物理的常識，它是因為組成物體的粒子（原子）劇烈運動導致，物理內每個原子都是在隨機運動的，受熱後，物體的總能量增加（多了熱能），那麼原子必須透過運動增加動能來與增加的熱能平衡，因此原子平均自程增加，所以膨脹。相反，就是冷縮。

對於一般物體，熱脹冷縮是成立的。當物體溫度升高時，分子的動能增加，分子的平均自由程增加，所以表現為熱脹；同理，當物體溫降低時，分子的動能減小，分子的平均自由程減少，所以表現為冷縮。但也有例外，比如說水，水在4攝氏度時體積是最小的，溫度升高或降低，體積都會增大。這是水中存在氫鍵，在溫度下降時，水中的氫鍵數量增加，導致體積隨溫度下降而增大。

銻和鉍也是在一定的溫度範圍內冷脹熱縮的。這兩種物質微觀結構即晶體結構和原子排布方式發生變化。溫度升高，原子排布更緊密些，從宏觀上看就是體積縮小。反之，溫度降低，原子排布更疏鬆。從宏觀上看就是體積變大。當超出溫度範圍後，也表現為熱脹冷縮了。

根據物質粒子最小的原子結構來看，物質的熱脹冷縮應該是由物質原子的內部加速運動形成的。當原子受熱後，核內質子和中子以及核外電子呈現為粒子運動的加速狀態。原子核與核外電子層之間的電場距離也是隨溫度變化的。

這種物體的熱脹冷縮現象，在實際中應用也是很廣泛的。例如長軌鐵路，其鐵軌內的熱應力有可能很大。這是必須考慮的問題。火車輪的輪轂，軸承和軸的過盈配合，也採用熱安裝。

”熱漲冷縮”就是人類認知總結出的“科學原理”，比如冬天你會加衣服，溫度越低你的“活性”也越低，手足僵直成”冰人”，電影《冰山上來客》凍成”冰人”的戰士；再看看凍成冰和氣化成霧狀的水。

”人的情感”也是“熱漲冷縮”的，環境越差“冷”，人就會抱團取暖丶意志越堅丶鬥志越強。反之，環境越優越，人心就會散丶意志越弱，人心浮躁。也就是“飽暖思淫慾丶飢寒起盜心”。低氣溫下微生物活動受抑制，高溫下微生物活躍，食物極易腐敗變質。這也是冰箱保鮮食物的原理的技術運用。

這也可解釋，為啥北方統治南方。南方溫暖丶一年四季物產豐富生存環境好，人心渙散。而北方寒冷、自然環境差，人們必須抱團，意志力堅，團隊精神強，故而能統治南方。