對於壹般物體,熱脹冷縮是成立的,主要是由於溫度升高,分子的動能增加,分子的平均自由程增加,所以表現為熱脹冷縮,但也有例外,比如說水,這並不是說熱脹冷縮對水不成立啦~!而是水中存在氫鍵,在溫度下降情況下,水中的氫鍵數量增加,導致體積隨溫度下降反而增大! 物質熱脹冷縮原理分析 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。從原子的內部結構來講,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。首先來說,由於原子核的自轉以及電場的作用,牽引了核外電子圍繞原子核做公轉運動。原子核的自轉速度決定著外圍電子受離心力大小的變化,這也決定著原子內核與電子層軌道之間的距離和電場的高低。只有原子核的自旋和外層電子的公轉受到外部能量的激發,才會構成原子內部的離心力和電場力的變化,從而也就體現了物質熱脹冷縮的自然現象。 1,當物體受熱後,由於物質的原子核以及核外電子層的提速運動,使其產生了很強的離心力,這個離心力又使核外電子層與原子核的間距拉大。當原子核與核外電子層的距離拉大後,其原子核與核外電子層間的電場力就會降低,而低能級最外層軌道的電子就會脫離原子內部電場的束縛成為溢出的遊離電子,從而也就構成了原子的等離子態。原子核與核外電子層距離的這壹變化,也是物質的熱膨脹變化系數。然而,物質的熱膨脹系數不會無限度的變化,當達到最大的極限時,原子的內部運動就會停留在穩定的運動平衡狀態。在壹定的溫度極限下原子核與核外電子層之間建立了壹種極其穩定的電力場,核外電子不再溢出,電場之間的距離不再擴大,原子停止膨脹繼而從原物質的固體轉為液態。 2,當物質的溫度降低後,原子內部的運動速度開始逐漸的下降,原子核的自轉速度降低,其對核外電子的離心力作用也將逐漸的減小繼而使原子核與核外電子層之間的距離變小電場加大,此時原子又會吸引外部空間的遊離電子來補齊電子外層軌道的缺位電子而達到原子非等離子體的原始平衡狀態。同時,物質又從液態逐漸的過渡到固態,這就是物質的熱脹冷縮原理。 在我們的教科書中,也提到了關於對原子的熱能和光能的激發作用。原子核與核外電子層之間的電場距離是隨溫度變化的,也是壹種變量狀態。物質受外部能量的激發可使原子的內部產生動態變化,原子核的最外層電子最容易受到能量的激發而成為飄逸的自由電子,也就是我們平常所說的物質等離子態,上述的兩個條件是必備的。當物質在受熱達到極點後可從固態到液態,液態到固態的這壹物理轉變過程,這個過程必須使原子的內部產生質變。物體的熱脹冷縮顯現了物質原子的內部物理變化,否然的話,物質的熱脹冷縮原理就很難講清楚的
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