Hvorfor kontrakt en metalstang, når den afkøles?

* termisk energi og atombevægelse: Atomer i et metal vibrerer konstant. Jo højere temperatur, jo mere kraftigt vibrerer de. Denne vibration er en form for kinetisk energi.

* afstand og interatomiske kræfter: Disse vibrationer får atomerne til at blive lidt adskilt fra hinanden. Der er kræfter til tiltrækning (som elektrostatiske kræfter) mellem atomerne, der prøver at trække dem tættere sammen.

* afkøling og sammentrækning: Når du afkøler stangen, reducerer du atomernes kinetiske energi. Dette betyder, at de vibrerer mindre kraftigt. Som et resultat kan atomerne komme tættere på hinanden på grund af de attraktive kræfter. Dette fald i den gennemsnitlige afstand mellem atomer får den samlede længde af stangen til at sammentrække.

i enklere termer: Forestil dig atomerne i et metal som små kugler forbundet med fjedre. Når du opvarmer metallet, vibrer kuglerne mere, strækker fjedrene og gør stangen længere. Når du afkøler det, vibrerer kuglerne mindre, hvilket gør det muligt for fjedrene at trække sig sammen, og stangen kan skrumpe.

Vigtig note: Ikke alle materialer sammentrækker, når de afkøles. Vand udvides for eksempel, når det fryser, og det er grunden til, at is flyder. Dette skyldes den unikke struktur af vandmolekyler og de brintbindinger, de danner.