初中物理竞赛基础教程：热膨胀、热效率

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约9180字。
　　第14讲热膨胀热效率
　　14.1 学习提要
　　14.1.1 温度及温度计
　　1. 温度
　　温度是表示物体冷热程度的物理量。它的国际单位是开尔文，简称开（K）。
　　2. 温度计
　　温度计是测量温度的仪表。常用的有水银温度计、煤油温度计和酒精温度计。
　　（1） 原理：常用温度计是利用液体热长冷缩的性质制成的。
　　（2） 温标：温度的测量标准。
　　摄氏温标的分度法：把一个标准大气压下冰、水混合物的温度规定为零度，记为0℃；一标准大气压下沸水的温度规定为100度，记作100℃；把0℃和100℃分成100等分，每一等分就是1摄氏度。这种分度法还可以扩大到0℃以下和100℃以上。
　　热力学温标是国际单位制中所采用的的温标，也成为绝对温标，它的单位是开（K）。热力学温标选择-273.15℃为零点，即0K。热力学温标中每1度的大小与摄氏温标每1度的大小相同。通常在计算结果不要求十分精确时，热力学温标和摄氏温度关系可以写成
　　T = 273 + t0
　　（3） 正确使用温度计的方法：①不能超过温度计的测量范围；②温度计的玻璃泡要与被测物体充分接触；③不能将温度计从被测物体中拿出来读数；④读数时视线要与温度内液面相平。
　　（4） 体温计的特点：①刻度范围为35~42℃；②最小分度值为0.1℃；③可以离开人体读数，读数后要将水银柱甩回到玻璃泡内。
　　14.1.2  热膨胀
　　1.物体热膨胀的一般规律
　　物体在温度升高时，其体积（或面积、长度）增加的现象叫做热膨胀。大多数物质在温度升高时，体积（或面积、长度）增加。在相同条件下，固体膨胀得最小，液体膨胀得较大，气体膨胀得最大。
　　2. 反常膨胀规律
　　少数物质在一定温度范围内（例如在0℃~4℃之间）温度升高时体积反而减小，这种现象叫做反常膨胀现象。水、锑、铋、灰铸铁等都有反常膨胀的现象。
　　3. 热膨胀在技术上的意义
　　（1） 固体在温度改变的时候，膨胀或收缩虽然很小，但当热膨胀受到阻碍时，产生的力却很大。
　　（2） 利用不同材料在相同条件下的热膨胀不同制成双金属片，在自动控制上能够发挥很大的作用。双金属片由两种大小相同而热膨胀系数不同的金属片（如铁片、铜片）铆在一起做成。由于铜的热膨胀系数比铁大，当加热双金属片时，虽然升高的温度相同，但铜片的伸长量大，于是双金属片向铁片一侧弯曲。待冷却后，双金属片又恢复平直。图14-1所示，双金属片在温度自动控制装置中的应用，玻璃罩内温度变化引起双金属片弯曲程度的变化，从而达到控制电路通断的目的。