大家好，今天小編關(guān)注到一個(gè)比較有意思的話(huà)題，就是關(guān)于金屬材料膨脹數學(xué)模型的問(wèn)題，于是小編就整理了2個(gè)相關(guān)介紹金屬材料膨脹數學(xué)模型的解答，讓我們一起看看吧。

物體加熱后為什么會(huì )膨脹？

物體膨脹的原因在于，分子（離子）受到高速運動(dòng)電子流的撞擊，導致分子結構趨于松散、組成物之間的間隔距離被迫拉長(cháng)。

這里需要首先弄清楚的是，無(wú)論是“熱”、“溫度”還是能量。它們的共同本質(zhì)都是物體的運動(dòng)力。

對于“熱”，更多情況下是電子高速運動(dòng)力的展示，而不是質(zhì)子、中子、原子和分子的高速運動(dòng)力展示。電子流的運動(dòng)力（熱），往往在與其他物體發(fā)生碰撞時(shí)得到體現。包括光和電磁波。

在常溫下，物體內部因化合鍵的存在，其結合力使得物體的存在狀態(tài)相對穩定。此時(shí)，只要沒(méi)有外來(lái)微觀(guān)粒子對它碰撞，它的組成物之間就不會(huì )出現間隔距離拉長(cháng)的現象。物體膨脹，這就好比是打臺球，一桿子打出一個(gè)帶有高速運動(dòng)動(dòng)能的臺球，此球再把更多本來(lái)聚合在一起的球撞向四面八方而散裂開(kāi)來(lái)，導致球與球之間的間隔距離加大（有點(diǎn)夸張）。球與球之間的間隔距離加大，就好比是物體的膨脹。我們進(jìn)一步試想，假如臺球桌面是做成稍向中心凹陷的形狀，那么球在地球引力作用下，會(huì )重新回到臺球桌的中央。這就好比是溫度下降后，物體又發(fā)生了收縮并回到了原來(lái)的狀態(tài)那樣。所不同的是，物體處于某個(gè)空間區域環(huán)境內，環(huán)境電子會(huì )深入物體內部連續發(fā)生來(lái)回（反射）碰撞，這就導致了物體膨脹的相對持續存在。

總之，物體膨脹的主要原因是，高速運動(dòng)電子撞擊分子（離子），其撞擊力抵消了分子內的一部分電荷結合力，導致分子間的間隔距離加大而出現物體膨脹。假如運動(dòng)電子的數量和頻率（溫度）不斷增高，其撞擊力必然會(huì )超過(guò)離子之間的化合鍵合力，由此出現“排斥力”大于鍵合力的情況。這種情況，如果持續發(fā)展下去，物體就不單單是膨脹了，還可能會(huì )趨向于后來(lái)液化，乃至氣化。所以，物體能隨溫度變化而發(fā)生從氣體到液體，又從液體到固體的變化。反之亦然。

物質(zhì)由分子構成，分子由原子構成。有些物質(zhì)由分子直接構成，有些物質(zhì)直接由原子構成。根據分子動(dòng)理論，在物體質(zhì)量一定的情況下，物質(zhì)的體積大小是由分子（原子）間的平均間距決定。

當物體溫度升高時(shí)，分子（原子）的振動(dòng)或無(wú)規則熱運動(dòng)加快，分子動(dòng)能和分子勢能均增加，分子的排列也發(fā)生變化。分子動(dòng)能的增加，主要表現為分子的運動(dòng)速度率增加，而分子勢能的增加主要表現為分子間的作用力發(fā)生改變，即分子間的距離變大使分子間的引力增大，分子間的 平均距離變大就使物體的體積變大。

溫度下降時(shí)，分子間的距離變化相反，表現為體積縮小。

并不是所有物體均有熱脹冷縮現象。水就是一個(gè)特例，4℃以上，符合熱脹冷縮，0℃--4℃，分子間的距離變小，體積變小。當溫度下降到4℃時(shí)，分子間的距離達到為最小，體積最小，如果溫度再繼續下降，分子間的距離又開(kāi)始增大。

這是由于4℃以下的水中不僅存在單個(gè)水分子，而是利用H鍵結合在一起的“分子團”，這些“分子團”使分子間的平均距離變大。溫度下降越多，這些“分子團”越多，分子間的距離越大，體積就越大。水具有這個(gè)特性，是為了保證水中生物（例如魚(yú)）不會(huì )被凍死。但也使冬天室外的水管易被凍裂。

這個(gè)問(wèn)題本身就是錯誤的觀(guān)點(diǎn)。

并不是所有物體加熱后都會(huì )膨脹哦~

舉兩個(gè)簡(jiǎn)單的例子，水和皮筋。

冰的密度比水要小，相同質(zhì)量的冰的體積要大于冰的體積，這就是為什么冰會(huì )漂在水上面，而一般而言冰的溫度要比水低一些。冰之所以比水體積大是由于水中氫鍵的作用，導致在結冰時(shí)水分子呈現出疏松的有序排除。

皮筋這類(lèi)高分子聚合產(chǎn)品大多容易呈現出熱縮現象，也就是加熱后體積會(huì )收縮。這是由于皮筋里面是各種鏈狀的大分子，而在受熱后這些大分子會(huì )發(fā)生多重彎曲，在宏觀(guān)表現就是體積變小。而產(chǎn)生的收縮力屬于熵力，可以認為是系統熵增的表現。

大多數物體受熱時(shí)會(huì )膨脹，遇冷時(shí)會(huì )收縮。這是由于物體內的粒子運動(dòng)會(huì )隨溫度改變，當溫度上升時(shí)，粒子的振動(dòng)幅度加大，令物體膨脹；但當溫度下降時(shí)，粒子的振動(dòng)幅度便會(huì )減少，使物體收縮。

當然這樣解釋只能說(shuō)能幫助理解，當有了當前理論解釋不通的自然要去尋找其他解釋了。

物體受熱時(shí)會(huì )膨脹，遇冷時(shí)會(huì )收縮。這是由于物體內的粒子(原子)運動(dòng)會(huì )隨溫度改變，當溫度上升時(shí)，粒子的振動(dòng)幅度加大，令物體膨脹;但當溫度下降時(shí)，粒子的振動(dòng)幅度便會(huì )減少，使物體收縮。

物體都有熱脹冷縮的現象，日常生活中我們可以利用這種現象解決一些困難。

日常生活中，熱脹冷縮時(shí)出現現象

1.有時(shí)候夏天路面會(huì )向上拱起，就是路面膨脹......(所以水泥混凝土路面每隔一段距離都有空隙留著(zhù))

2.買(mǎi)來(lái)的罐頭很難打開(kāi)，是因為工廠(chǎng)生產(chǎn)時(shí)放進(jìn)去的是熱的，氣體膨脹，冷卻后里面氣體體積減小，外面大氣壓大于內部，所以難打開(kāi);而微熱罐頭就很容易打開(kāi)了。

3.溫度計，溫度計，是測溫儀器的總稱(chēng)，可以準確的判斷和測量溫度。利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮等的現象為設計的依據。有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差電偶溫度計1、輻射溫度計和光測溫度計、雙金屬溫度計等等等等多種種類(lèi)供我們選擇，但要注意正確的使用方法，了解測溫儀的相關(guān)特點(diǎn)，便于更好的使用它。

4.夏天，電工在架設電線(xiàn)時(shí)，如果把線(xiàn)繃得太緊，那么到冬天，電線(xiàn)受冷縮短時(shí)就會(huì )斷裂。所以一般夏天架設電線(xiàn)時(shí)電線(xiàn)都要略有下垂。

對于一般物體，熱脹冷縮是成立的。當物體溫度升高時(shí)，分子的動(dòng)能增加，分子的平均自由程增加，所以表現為熱脹;同理，當物體溫降低時(shí)，分子的動(dòng)能減小，分子的平均自由程減少，所以表現為冷縮。但也有例外，比如說(shuō)水，這并不是說(shuō)熱脹冷縮對水不成立，而是水中存在氫鍵，在溫度下降時(shí)，水中的氫鍵數量增加，導致體積隨溫度下降而增大。

首先體積是啥？按灌滿(mǎn)氣體的氣球來(lái)說(shuō)就是單位面積的壓力。壓力越大，氣球就被撐的越大。

壓力是啥？粒子碰撞動(dòng)能的統計值。熱引起粒子動(dòng)能增加，必然導致粒子碰撞力和碰撞次數增加，就是壓力增加，氣球變大，氣體體積增加了。

膨脹度計算公式？

計算膨脹系數公式：f=α*L*T。膨脹系數是表征物體熱膨脹性質(zhì)的物理量，即表征物體受熱時(shí)其長(cháng)度、面積、體積增大程度的物理量。長(cháng)度的增加稱(chēng)“線(xiàn)膨脹”，面積的增加稱(chēng)“面膨脹”，體積的增加稱(chēng)“體膨脹”，總稱(chēng)之為熱膨脹。

熱膨脹通常是指外壓強不變的情況下，大多數物質(zhì)在溫度升高時(shí)，其體積增大，溫度降低時(shí)體積縮小。熱膨脹與溫度、熱容、結合能以及熔點(diǎn)等物理性能有關(guān)。影響材料膨脹性能的主要因素為相變、材料成分與組織、各異性的影響。熱膨脹的測量方法主要包括光學(xué)法、電測法和機械法。詞條在最后還給出了常見(jiàn)液體的體膨脹系數與各種金屬的線(xiàn)性膨脹系數。

到此，以上就是小編對于金屬材料膨脹數學(xué)模型的問(wèn)題就介紹到這了，希望介紹關(guān)于金屬材料膨脹數學(xué)模型的2點(diǎn)解答對大家有用。