熱漲冷縮

熱漲冷縮

目的

所有的物體都是熱漲冷縮嗎?介紹違反經驗的物理現象。

 

實驗

實驗裝置:在一迴路中加入一段金屬絲並通電流(使其溫度上升),觀察通電前後金屬絲的長度變化。

 

 

原理思考

一通電,金屬絲即明顯縮短,使得砝碼被往上拉。一般而言,物體不都是熱「漲」 冷縮嗎?那麼因通電流而導致溫度上升的金屬線長度不是應該變長嗎?怎麼反而會變短呢?

 

 實驗中所使用的是形狀記憶合金(memory alloy)。簡單地說,此類物質結構在溫度高時比溫度低時來得更為緊密,使得溫度上升時,其體積反而變小(熱縮)。實驗中通電的目的是為了加熱該金屬絲,使其溫度上升,以演示相關現象。

 

討論

生活中還有其它非熱漲冷縮的例子嗎?

 

生活中常間的橡皮筋也有類似的行為,你可以做一個小實驗驗證。在橡皮筋下方吊個小物使其伸長,然後用打火機稍微加熱一下橡皮筋,你會發現橡皮筋明顯縮短。有人用這樣的概念造出「橡皮筋熱機」,其原理即是利用其加熱後縮短的性質,再加上溫差來設計引擎。

 

關於實驗

本實驗利用通電的方式加熱,取代用火所造成的不均勻加熱。

 

參考資料

Wikipedia: Shape memory alloy  

 

製作

v.1 易台生

v.2 黃時霖

 

指導老師

易台生、朱慶琪

 

 撰稿 

朱慶琪