Fråga

Expansion och kontraktion : Varför får värme och kyla saker att expandera och krympa? Och varför expanderar vissa metaller mer än andra?

Fråga av: Marcus Mckean
Svar

Håll dig i minnet att alla material består av atomer. Vid varje temperatur över den absoluta nollpunkten (-273 grader Celsius) kommer atomerna att vara i rörelse. I ett fast ämne vibrerar de i fasta positioner, i en vätska rör de sig förbi varandra och i en gas susar de förbi varandra i mycket höga hastigheter. När ett material värms upp ökar dess rörelseenergi och dess atomer och molekyler rör sig mer. Detta innebär att varje atom kommer att ta upp mer utrymme på grund av sin rörelse och materialet kommer att expandera. När det är kallt minskar den kinetiska energin, vilket innebär att atomerna tar mindre plats och att materialet krymper.
Vissa metaller expanderar mer än andra på grund av skillnader i krafterna mellan atomerna/molekylerna. I metaller som järn är krafterna mellan atomerna starkare så det är svårare för atomerna att förflytta sig . I mässing är krafterna lite svagare, så atomerna kan röra sig mer fritt. Dessa skillnader i sammandragning används i en bimetallisk remsa, som består av en remsa av mässing som är lagd vid sidan av en remsa av järn. När remsan värms upp expanderar mässingen mer än järnet, vilket gör att remsan blir liggande. Den används i apparater som brandvarnare och brytare för att antingen skapa eller bryta kontakter i en elektrisk krets.
Underskotten i expansion och sammandragning är ännu mer synliga i olika tillstånd, vilket återigen beror på hur mycket kraft som håller ihop atomerna. En gas kommer att expandera mest eftersom dess atomer är fria från varandra och därför kan öka hastigheten mest.

Svarat av: Sara Al-Assam, elev, Tiffin Girls’ School, Kingston