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熱彈性是指固體物體的大小和形狀隨著溫度的波動而發生的變化。彈性更強的材料比非彈性材料的膨脹和收縮要大。科學家利用他們對熱彈性的理解來設計能承受波動的材料和物體在沒有破裂的溫度下。科學家們已經理解了描述熱彈性的方程式超過100年，但直到最近才開始對材料進行應力測試，以確定它們的熱彈性。通過使材料經受溫度的上升和下降，工程師們能夠預測這些材料在不同溫度下會膨脹或收縮的程度。當用需要緊密配合的部件建造機器或承重結構時，這一知識非常重要。理解熱彈性原理有助于工程師設計出能保持其結構完整性的東西，以便溫度范圍。熱彈性原理影響了工程師設計許多不同物體的方式。例如，知道混凝土受熱時會膨脹，這就是人行道設計在板之間有小空間的原因。沒有這些空間，混凝土就沒有膨脹的空間，這導致對材料施加很大的應力，導致裂紋、斷裂或孔洞。同樣，橋梁設計有伸縮縫，允許構件在受熱時膨脹。所有彈性材料在受熱時膨脹，在冷卻時收縮。熱彈性公式所描述的膨脹是由材料中原子運動的增加引起的當固體加熱時，這些原子之間保持著聯系，但分子鍵的尺寸增大，使原子彼此遠離，導致材料生長。相反，當材料冷卻時，原子的運動變少了，鍵把它們拉得更近。熱彈性原理規定，溫度升高引起的膨脹會導致物體向各個方向膨脹。混凝土板彼此向上，遠離地面，當杯子或其他容器被加熱時，它們會向各個方向膨脹，使它們所能容納的總體積隨著容器的大小而增加。熱彈性研究中使用了特定的公式來描述物體的形狀是如何隨著溫度的變化而變化的。

發表于 2020-09-18 00:13
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分類：科學教育

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