我们可能有過這樣的經驗:炎熱的夏季傍晚,放學後準備骑車回家時,却發現阳光曝晒後的自行車爆胎了。雖然這只是一件小事,但却破坏了我们一整天的好心情。為什麼自行車會爆胎呢?
任何物體都有熱膨脹和冷收縮的特性。比如,用水壶燒開水時,水壶里的水不能裝得太满,否则水受熱后會因體積膨脹而溢出。通過細心观察,我們會發現,在烧水時水並不是静止的,壶底的水受熱膨胀後密度比上层的水小,因此向上流動。又如炎炎夏日,我們在享受透心凉的冰淇淋時,会發現冰淇淋周圍有 “冷气” 向下流動。这是因为紧贴冰淇淋的空气冷却后,体积收缩,比周围的空气重,因此向下流動。
夏天不但空气很热,地面也被太阳晒得火熱。在阳光曝晒下的自行車,車胎里的空氣受熱膨脹後,不斷地擠压車胎。如果車胎里的空氣打得太足,或車胎上有薄弱的地方,那么它就会把車胎擠爆。有經驗的人告訴我們,為避免夏天自行車爆胎,不要把車胎里的空氣打得太足,如果車胎里的空氣太足應放出少許,留出空氣膨脹的余量。不仅自行車如此,汽車車胎也會有同樣的問題,因此要做好夏季車胎的保养工作。
氣體熱膨脹和冷收縮的本質在于微观上的氣體分子不斷地做熱運動。氣體的温度越高,熱運動越剧烈,分子之间的束缚力就相对减弱,导致氣體分子之間的平均距離加大,從而增加了宏观体积。对于固定容积内的气体,温度升高會导致气体压力增加。温度过高会导致爆胎的原因也在于此。
氣體熱膨脹和冷收縮的原理在生活中有不少巧妙的應用。若不小心將乒乓球压扁了,可以將乒乓球放進盛有熱水的碗里,乒乓球一會就會變圆。这是因为乒乓球内的空气受熱後會體積膨脹,把乒乓球變圆。

