Spørgsmål

Ekspansion og sammentrækning : Hvorfor får varme og kulde ting til at udvide og trække sig sammen ? Også hvorfor udvider nogle metaller sig mere end andre?

Spørgsmålet er stillet af: Marcus Mckean
Svar


Husk, at alle materialer består af atomer. Ved enhver temperatur over det absolutte nulpunkt (-273 grader celsius) vil atomerne være i bevægelse. I et fast stof vil de vibrere i faste positioner, i en væske vil de ryste forbi hinanden, og i en gas vil de suse forbi hinanden med meget høje hastigheder. Når et materiale opvarmes, øges den kinetiske energi i materialet, og dets atomer og molekyler bevæger sig mere. Det betyder, at hvert atom vil optage mere plads på grund af dets bevægelse, og materialet vil derfor udvide sig. Når det er koldt, falder den kinetiske energi, så atomerne optager mindre plads, og materialet trækker sig sammen.
Nogle metaller udvider sig mere end andre på grund af forskelle i kræfterne mellem atomerne/molekylerne. I metaller som f.eks. jern er kræfterne mellem atomerne stærkere, så det er sværere for atomerne at bevæge sig rundt. I messing er kræfterne lidt svagere, så atomerne er mere frie til at bevæge sig. Disse forskelle i sammentrækning udnyttes i et bimetallisk bånd, som består af et bånd af messing, der er lagt sammen med et bånd af jern. Når strimlen opvarmes, udvider messinget sig mere end jernet, så strimlen lægger sig. Den anvendes i apparater som f.eks. brandalarmer og afbrydere til enten at skabe eller afbryde kontakter i et elektrisk kredsløb.
Forskellene i ekspansion og sammentrækning er endnu mere synlige i forskellige tilstande, igen på grund af den mængde kraft, der holder atomerne sammen. En gas vil udvide sig mest, da dens atomer er fri fra hinanden og derfor kan øge hastigheden mest.

Svaret af: Sara Al-Assam, elev, Tiffin Girls’ School, Kingston