水壶盖上的小洞

有种烧开水的壶,盖上有一个小洞。水开了以后,蒸汽可以从这个小同来,不然就要把壶盖顶开了。想一想,壶盖热了以后,小孔是缩小呢? 还是扩大了?

你也许认为,小洞一定是缩小了。因为壶盖受热以后是往各个方向膨胀的,壶盖整个向外膨胀,而小孔会向里膨胀。这个想法是不对的。

小孔应该扩大而不是缩小。

为了便于思考,我们把盖上的小孔想象成一个圆环,然后把这个圆环想象成是由许多细金属丝圆环粘起来的,再把这些细丝切开。想一想,每一根金属丝在加热的时候是伸长还是缩短?当然是伸长。如果加过热我金属丝再弯成一个圆环,它的直径是增大了还是减少了?当然是增大了。用这种理想实验的方法把圆环拆开再恢复原状,就把问题解决了。我们的结论是,任何中空的东西受热以后都要比原来大。

让我们想几个生活中的例子,瓶子盖 打不开,在热水里一烫就能打开, 如果受冷后内径变小就会紧了。

工业上利用这个方法给车轮镶上一个钢箍以减少磨损。方法是把钢环加热,套在轮子上。钢环冷了以后,内径缩小就紧紧箍在车轮上了。