Vraag

Uitzetting en inkrimping: Waarom zetten dingen uit en krimpen ze door warmte en koude? En waarom zetten sommige metalen meer uit dan andere?

Gevraagd door: Marcus Mckean
Antwoord

Bedenk dat alle materialen zijn opgebouwd uit atomen. Bij elke temperatuur boven het absolute nulpunt (-273 graden Celsius) zullen de atomen bewegen. In een vaste stof zullen ze trillen in vaste posities, in een vloeistof zullen ze langs elkaar heen schuiven en in een gas zullen ze met zeer hoge snelheid langs elkaar heen suizen. Wanneer een materiaal wordt verhit, neemt de kinetische energie van dat materiaal toe en gaan de atomen en moleculen meer bewegen. Dit betekent dat elk atoom door zijn beweging meer ruimte inneemt en dat het materiaal uitzet. Als het materiaal koud is neemt de kinetische energie af, dus nemen de atomen minder ruimte in en krimpt het materiaal.
Sommige metalen zetten meer uit dan andere door verschillen in de krachten tussen de atomen / moleculen. In metalen zoals ijzer zijn de krachten tussen de atomen sterker zodat het moeilijker is voor de atomen om zich te verplaatsen. In messing zijn de krachten iets zwakker zodat de atomen vrijer kunnen bewegen. Deze verschillen in krimp worden gebruikt in een bimetaalstrip, die bestaat uit een strip messing die langs een strip ijzer wordt gelegd. Wanneer de strook wordt verwarmd, zet het messing meer uit dan het ijzer, zodat de strook in elkaar zakt. Het wordt gebruikt in devics zoals brandalarmen en stroomonderbrekers om contact in een elektrische kring of te maken of te breken.
De verschillen in uitzetting en inkrimping zijn nog duidelijker zichtbaar in verschillende toestanden, wederom als gevolg van de hoeveelheid kracht die de atomen bijeenhoudt. Een gas zal het meest uitzetten omdat de atomen vrij van elkaar zijn en dus het meest in snelheid kunnen toenemen.

Antwoord door: Sara Al-Assam, studente, Tiffin Girls’ School, Kingston