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熱膨脹的解釋

物體在溫度升高時，體積(或長度、面積)增大的現象。在相同條件下，氣體的熱膨脹最明顯。大多數物質具有熱膨脹的性質，但有少數物質卻具有反常膨脹的性質。參見“反常膨脹”(166頁)。

詞語分解

• 熱的解釋 熱 （熱） è 溫度高，感覺溫度高，與“冷”相對：熱水。熱帶。灼熱。熱度。水深火熱（喻人民生活處境異常艱難痛苦）。 身體發燒：熱症。 使溫度升高：熱敷。 情意深：熱心。熱情。熱忱。熱切。熱血。熱愛。
• 膨脹的解釋 ∶脹大物體受熱膨脹 ∶由于内部壓力而向外擴張蝙蝠的驅體膨脹得像球一般 ∶擴大增長膨脹的民族利己主義的心理學 ∶由異常發酵産物的作用而鼓脹起來某種細菌使乳酪膨脹詳細解釋亦作“ 膨漲 ”。.脹大。 晉

專業解析

熱膨脹是物體受熱後因溫度升高而發生體積或幾何尺寸增大的物理現象。根據《現代漢語詞典》的釋義，該現象普遍存在于固态、液态和氣态物質中，其本質是溫度變化導緻物質内部粒子熱運動加劇，粒子間距擴大。

從物理學角度，熱膨脹可通過線性膨脹公式定量描述： $$ Delta L = alpha cdot L_0 cdot Delta T $$ 其中$Delta L$為長度變化量，$alpha$為線膨脹系數（不同材料差異顯著），$L_0$為初始長度，$Delta T$為溫度變化量。該公式在工程熱力學教材中被廣泛采用。

根據中國國家标準GB/T 4339-2008《金屬材料熱膨脹特性試驗方法》，熱膨脹可分為三類：線膨脹（一維尺寸變化）、面膨脹（二維面積變化）和體膨脹（三維體積變化）。其中金屬材料在0-100℃範圍内的典型線膨脹系數為$10^{-5}/℃$量級。

實際應用中，熱膨脹效應在機械制造領域尤為重要。例如鐵軌接縫設計需預留熱膨脹餘量，高壓鍋爐需配置膨脹節吸收熱形變。中國建築科學研究院的工程案例表明，跨海大橋的伸縮縫設計必須精确計算±40℃溫差引起的鋼梁膨脹量。

值得注意的是，中國科學院金屬研究所的研究指出，特殊合金材料可能呈現負熱膨脹特性，這類材料在精密儀器制造中具有重要應用價值。

網絡擴展解釋

熱膨脹是指物體因溫度升高而導緻體積（或長度、面積）增大的現象，其本質與物質内部微觀粒子的運動變化有關。以下從定義、原理、影響因素和應用等方面進行詳細解釋：

1.定義

熱膨脹是物體受熱時分子或原子動能增加，導緻其體積或尺寸增大的物理現象。大多數物質遵循“熱脹冷縮”規律，但少數物質（如水、鍺等）在特定溫度範圍内會表現出“反常膨脹”，即溫度降低時體積反而增大。

2.原理

微觀上，溫度升高會使物質内部的分子或原子振動幅度增大，粒子間距擴大，宏觀表現為體積膨脹。例如，固态材料受熱時，晶格振動加劇，導緻材料整體尺寸變化。

3.影響因素

• 物質種類：不同材料的熱膨脹系數（單位溫升引起的尺寸變化率）差異顯著，例如金屬膨脹系數通常高于陶瓷。
• 溫度範圍：熱膨脹效應隨溫度升高而增強，但某些材料在相變點（如熔化或晶型轉變）附近可能出現突變。
• 物質狀态：氣态物質的熱膨脹最顯著，液态次之，固态最弱。

4.實際應用

• 工程領域：建築物需預留伸縮縫以避免因熱脹冷縮産生裂縫；管道設計需通過熱膨脹補償器減少熱應力。
• 工業技術：熱力發電中利用氣體膨脹推動渦輪機發電；熱敏元件（如雙金屬片）通過膨脹差異實現溫度控制。

5.測量與研究

熱膨脹系數可通過熱膨脹儀精确測量，實驗方法包括光學法、電測法等。研究熱膨脹特性有助于優化材料選擇，例如航空航天材料需具備低膨脹系數以應對極端溫差。

如需更全面的信息，可參考相關詞典解釋（如滬江線上詞典）或材料學課件。

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