Hvorfor udvides de fleste genstande, når de opvarmes og kontrakter afkøles?

Årsagen til, at de fleste objekter udvides, når de opvarmes og sammentrækkes, når afkølet koges ned til opførelsen af ​​molekylerne, der udgør disse objekter. Her er sammenbruddet:

1. Molekylær bevægelse:

* varme og energi: Varme er en form for energi. Når du opvarmer et objekt, tilføjer du i det væsentlige energi til dets molekyler.

* Forøgede vibrationer: Denne ekstra energi får molekylerne til at vibrere hurtigere og bevæge sig mere rundt.

* mere plads nødvendig: Når molekylerne bevæger sig hurtigere, kolliderer de oftere og med større kraft. Denne øgede bevægelse kræver mere plads, hvilket får objektet til at udvide.

2. Intermolekylære kræfter:

* attraktion: Molekylerne inden for et objekt holdes sammen af ​​tiltrækningskræfter (som elektrostatiske kræfter). Disse kræfter er stærkere ved lavere temperaturer.

* svækket attraktion: Når temperaturen stiger, svækkes disse kræfter. Dette gør det muligt for molekylerne at bevæge sig længere fra hinanden.

3. Termisk ekspansion:

* solid tilstand: I faste stoffer er molekylerne tæt pakket og vibrerer i faste positioner. Når de opvarmes, får de øgede vibrationer dem til at skubbe mod hinanden, hvilket fører til en lille udvidelse.

* flydende tilstand: Væsker har mindre tæt pakket molekyler, så de kan bevæge sig mere frit. Dette fører til større ekspansion sammenlignet med faste stoffer.

* gasformig tilstand: Gasser har mest bevægelsesfrihed. Deres molekyler er allerede langt fra hinanden, og opvarmning af dem får dem til at sprede sig yderligere.

Undtagelser:

* vand er en undtagelse: Mellem 0 ° C og 4 ° C sammentrækker vand faktisk, når de opvarmes. Dette skyldes den unikke struktur af vandmolekyler og de brintbindinger, de danner.

* Nogle materialer har usædvanlige termiske ekspansionsegenskaber: Visse legeringer og kompositter udviser negativ termisk ekspansion, hvilket betyder, at de sammentrækkes, når de opvarmes.

Kortfattet:

Udvidelsen og sammentrækningen af ​​materialer på grund af temperaturændringer er en direkte konsekvens af den øgede eller nedsatte bevægelse af molekyler inden for objektet. Jo stærkere de intermolekylære kræfter, jo mindre vil materialet udvide.