3-2
熱對物質的影響
3-2-1
物態變化
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粒子模型解釋三態變化
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溫度與三態變化、潛熱
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壓力對熔點、沸點的影響
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蒸發與昇華
3-2-2
熱膨脹
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熱脹冷縮現象
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熱膨脹的生活應用
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水的熱膨脹性質
3-2-2 熱膨脹
熱脹冷縮現象
大部分的固體受熱時，原子或分子不能移動，但它們本來在原地之振動會因而加劇，使其來回擺動之擺幅增大，且原子或分子所佔之空間也比加熱前更行擴張，也就是固體因受熱升高溫度，而發生了膨脹現象。(但是組成分子的原子並沒有改變)
固體種類不同，內部之原子或分子的排列方式互異，彼此間相牽制之力的平衡狀態也不同，放在相同溫度之下的振動有不一樣的程度，使得膨脹之多寡不一。
一般而言，熱膨脹的效應很小，不大顯著。但生活中卻處處可見其效應：
◎夏天時兩電線桿之間懸垂的電線較冬天時為低；
◎凹陷的乒乓球，浸入熱水中，可使其恢復原狀；
◎沸水倒入厚玻璃杯時，容易造成破裂，
這些都是因為物質熱脹冷縮的緣故。
儘管熱膨脹的效應很小，但是當物體膨脹或收縮時，若無適當的空間供其脹縮，則可能使物體變形。鐵軌上的間隙、橋梁兩端的伸縮縫、以及輸油管每隔若干長度便彎成U形，都是為了預留脹縮空間而設。
想想看
1.為何乾燥的沙漠中多是小沙子而非大塊的岩石？
ANS：乾燥的沙漠中，早晚溫差比較大，大石塊長期熱脹冷縮的結果，使其逐漸裂成較小顆粒的沙子
2.溫度升高時，溫度計玻璃球泡內的容積增加還是減少？
ANS：熱脹冷縮是由於分子間平均距離改變所致。溫度升高時，玻璃球的分子彼此將距離拉大後，其內的容量也會隨之增大。
3.水銀溫度計中，玻璃的熱膨脹效應若比水銀好，水銀柱的高度會隨溫度作何變化？
ANS：若玻璃的熱脹冷縮較水銀好，溫度升高時，球泡容積的增加量較水銀體積的增加量來的多，因此水銀高度反而會隨溫度升高而下降。
4. 氣體溫度計內為何不能有水分殘存?
流體內之分子可以自由移動，故當其受熱使移動速率增快時，分子平均距離之範圍較固體內之分子大很多，氣體分子的表現尤其顯著。物質三態中膨脹能力之大小順序為，氣體＞液體＞固體。水銀溫度計，就是利用這種特性，將膨脹能力甚大之水銀(液態)，裝入膨脹能力相對較小之玻璃(固體)中組成，以測量溫度。當然如將氣體裝入玻璃中，用來測量溫度，應該更理想，更靈敏，更精確。
熱膨脹的生活應用
善用物質的熱脹冷縮性質，可帶給我們生活上的便利
◎例如選用兩片熱膨脹效應不同的金屬，在室溫下使結合成平直的雙金屬片。當溫度升高或降低時，由於兩金屬片脹縮的程度不同，會導致彎曲。
◎雙金屬片可用於製作成轉動式溫度計；也可製成保護電路安全的無熔絲開關，當電流過大時，雙金屬片受熱彎曲，可切斷電路，以保安全。
◎其他如瓶蓋太緊打不開時，以熱水沖瓶蓋便幫助開啟；
◎以熱鉚釘釘合板子，可使板子貼合得更緊密等，都是物質熱脹冷縮性質的應用。
◎古人做木捅，亦以燒熱的鐵絲箍上。待冷卻後就可緊密箍上。
（溫度控制開關）（雙金屬片）
接於電路上的溫度控制開關，通常是由黃銅片與鋼片，在特定溫度時，取等長將它們的一個表面互相熔接密合而成。
鐘錶上的輪擺
鐘錶內之輪擺，是將兩相異金屬片密合熔接，做成半徑相同，內外金屬片相異之兩個半圓，再將其沿直徑方向連接成S形，並以圓心為軸作平行於圓面之擺動，擺動之頻率與計時之準確性有關，且受半徑影響。這種組合在溫度變化，膨脹效應發生時，可維持輪擺之半徑不變，計時之準確因而獲得確保。
水的熱膨脹性質：
水是少數熱學性質異常的物質之一，在某溫度範圍內，溫度升高時，體積反而縮小。
從圖上可看出，水約在4℃時的體積最小，亦即水約在4℃時的密度最大。在4℃以上的溫度，水和一般物質無異，其體積隨溫度的升高而增大；
但從4℃以下至0℃的溫度範圍，水的體積隨溫度的降低而反常膨脹，其密度則漸小。
故冬天嚴寒時，水管常因管中的水結冰，導致脹裂。此外，在水中密度大者下沉，密度小者上浮，因此湖水結冰是從湖面開始，在冰層以下的水，其溫度從0℃往下漸增至4℃。在湖底層的水溫，可維持在4℃左右，水中的生物得以倖存。
