?【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學”。當然由于本書是大半個世紀前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學生直接拿來自學。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學基礎(chǔ)自學內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學的一條龍數(shù)理化自學教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認為6677版不失為一套不錯的自學教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學叢書6677版』上傳成文字版。

第三章物體的熱膨脹

【山話||? 本系列專欄中的力單位達因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的。】?

§3-9水的膨脹特點

【01】水是地球表面分布得最為廣泛的一種物質(zhì)，它受熱時的膨脹情況跟其他液體受熱時的情況不同。實驗證明，當水從0℃ 加熱到4℃?時，它的體積不但不增大，反而縮小。當水的溫度高于4℃?時，它的體積才會隨著溫度的升高而膨脹。因此，水在4°C時的體積最小，密度最大，等于1克/厘米3。圖3·19表示水的密度隨溫度的變化情況。【山語||? 終于搞明白了為什么物理教材中的水密度后面要加條件4°C，以前一直奇怪4這個數(shù)非零非整的有什么特殊，原來如此！】

【02】知道了水的這種膨脹特性，就能夠解釋為什么比較深的池塘、湖泊里的水的表面，在冬天會凍結(jié)，而底部則不會凍結(jié)。在4℃?以上時，上層的水冷卻，體積縮小，密度變大，于是下沉到底部，而下層的暖水就升到上層來。這樣，上層的冷水跟下層的暖水不斷地交換位置，使整個水的溫度逐漸降低。但是這種對流現(xiàn)象只能進行到所有水的溫度都達到4℃ 為止。

【03】溫度降低到4℃以下時，上層的水反而膨脹，密度減小，于是冷水層就停留在上面繼續(xù)冷卻，直到溫度降到0℃?時，上面的冷水層結(jié)成了冰為止。此后水的冷卻就完全要依靠水的熱傳導來進行。由于水的導熱性能很差，所以底部的水的溫度仍可保持在4℃?左右。圖3·20表示冬季深水池中水的溫度分布。

【04】水的這種特性保證了水中的動物和植物在寒冷季節(jié)內(nèi)的生存。

【05】除了水以外，還有一些物質(zhì)具有反常膨脹的特點。例如，澆制工件時，因為液態(tài)的鐵在凝固過程中體積要膨脹，所以工件能夠和模型緊密地吻合，呈現(xiàn)出明顯的條紋。

習題3-9

1、說明水的膨脹特點對水屬生物的重要意義。

2、計算100克水銀在200℃?時的體積，已知水銀在0℃?時的密度為13.6克/厘米3。【7.62厘米3】

3、在100℃時水銀的密度是多少？【13.36克/厘米3】

4、攝氏溫度計上的刻度是由－10℃?到110℃，其間相隔25厘米，已知管的內(nèi)部直徑為0.15毫米，玻璃的線脹系數(shù)為0.000008/度，水銀的體脹系數(shù)為0.00018/度。求球部在－10℃?時的容積。[提示：當溫度由－10℃ 升到110℃ 時，水銀膨脹的體積恰好充滿－10℃和110℃?之間的管中]【0.227厘米3】

5、想一想，如果把溫度計中的水銀換成水，那么，在使用這種溫度計時有些什么不方便？

6、用來澆鑄鉛字和硬幣的金屬應具有什么特性？