《空气的热胀冷缩》课件

空气的热胀冷缩空气是物质，物质有热胀冷缩的特性，因此，空气在温度升高时会膨胀，在温度降低时会收缩课程目标理解热胀冷缩的概念掌握热胀冷缩的应用了解物质受热膨胀和遇冷收缩的原理学习在生活、生产中热胀冷缩的应用实例热胀冷缩的基本概念热胀冷缩温度变化物体在温度升高时，体积会膨胀物体在温度降低时，体积会收缩热胀冷缩是物质受温度变化而发生的体积变化现象热胀冷缩的物理原理分子运动温度影响物质特性物质是由大量分子构成，分子不停地做温度是衡量物体冷热程度的物理量温不同物质的分子结构和排列方式不同，无规则运动温度升高，分子运动速度度越高，分子运动越剧烈，热胀冷缩现热胀冷缩的程度也不相同例如，气体加快，距离增大，物质体积膨胀象越明显热胀冷缩最明显，固体次之，液体最小热胀现象的应用热气球温度计12热空气比冷空气轻，热气球利液体受热膨胀，体积增大，温用热空气的膨胀上升，实现飞度计利用这一原理测量温度行桥梁建设3桥梁设计需要考虑热胀冷缩的影响，避免因温度变化导致桥梁变形或损坏冷缩现象的应用桥梁建设铁路铺设瓶盖设计桥梁在建造时，需要考虑钢材的热胀冷缩铁轨在夏季高温下会膨胀，冬季寒冷时会收一些瓶盖的制作利用了冷缩原理瓶盖在冷在寒冷的冬季，钢材会收缩，导致桥梁的长缩，因此需要预留伸缩缝，防止铁轨变形却后收缩，更容易拧紧，防止瓶子漏气度缩短热量膨胀的例子热量会导致物质膨胀，这是一个常见的现象例如，当我们用热水加热气球时，气球会膨胀变大这是因为热量使气球内部的空气分子运动加快，相互之间距离增大，从而导致气球膨胀另一个例子是气象观测中的温度计当温度升高时，温度计内的水银或酒精会膨胀，液面升高，从而显示出更高的温度这是因为热量使液体分子运动加快，相互之间距离增大，导致液体膨胀冷量收缩的例子当气温下降时，空气会收缩，体积变小比如，冬天的时候，气温很低，空气会收缩，导致气压升高这就会造成气温下降的现象另外，当水结冰时，体积会膨胀，这是因为水分子在固态时的排列方式发生了变化，导致体积增大这就是为什么冰会浮在水面上，而不是沉入水底的原因热胀冷缩现象的重要性桥梁建设铁路建设航空航天桥梁在温度变化下会膨胀或收缩，需考虑伸铁路轨道在温度变化下会膨胀或收缩，需考飞机和火箭在温度变化下会膨胀或收缩，需缩缝的设计虑伸缩缝的设计考虑材料的热膨胀系数热胀冷缩现象的发现历程早期观察古代人们观察到气温变化对物体的影响，例如夏天铁轨变长、冬天水管破裂伽利略研究伽利略通过实验发现，气体在加热时体积会膨胀，冷却时体积会收缩，这奠定了热胀冷缩现象的研究基础近代实验18世纪，科学家利用精密仪器进行热胀冷缩的精确测量，并提出了热胀冷缩的定量规律，将热胀冷缩现象的研究推向新的高度现代应用热胀冷缩现象在现代科技和工业领域得到广泛应用，例如热膨胀阀、温度计等实验气球膨胀与收缩1准备材料1•气球•吹气筒•冰块•热水实验步骤2•将气球吹胀，系紧口•将气球放入盛有冰块的容器中•观察气球的变化•将气球取出，放入盛有热水的容器中•继续观察气球的变化实验结论3气球在冷水中会收缩，在热水中会膨胀这表明气体受热会膨胀，遇冷会收缩实验气体体积变化2通过这个实验，我们可以观察气体体积受温度影响的变化规律准备材料1注射器、烧杯、热水、冷水实验步骤2将注射器吸入一定量空气，并将针头堵住分别将注射器放入热水和冷水中，观察注射器内活塞的变化实验现象3注射器放入热水后，活塞向外移动；放入冷水中，活塞向内移动结论4气体受热膨胀，遇冷收缩这个实验直观地展示了气体体积随温度变化的现象，为我们理解热胀冷缩提供了感性认识实验金属的热胀冷缩3金属受热时，原子运动加剧，间距增大金属体积膨胀，称为热胀金属冷却时，原子运动减缓，间距缩小金属体积收缩，称为冷缩准备材料1金属棒、酒精灯、温度计、量筒实验步骤2将金属棒放入酒精灯加热，观察长度变化实验现象3金属棒长度增加，说明金属受热膨胀实验结论4金属具有热胀冷缩的性质实验热胀冷缩在生活中的应用4热胀冷缩现象在日常生活中随处可见，许多物品的设计都考虑到了热胀冷缩带来的影响桥梁1桥梁建造中要留伸缩缝铁路2铁轨间留有间隙热气球3热气球利用热空气膨胀原理升空热胀冷缩现象对生活的影响不可忽视，了解和掌握这一原理，才能更好地应用于生活热胀冷缩的影响因素温度物质性质

1.

2.12温度升高，物质膨胀；温度降不同物质的热胀冷缩程度不同低，物质收缩，例如金属比液体膨胀得快压力物质状态

3.

4.34气体在压力作用下体积会发生固体、液体和气体的热胀冷缩变化，压力增大，体积缩小现象各不相同，气体膨胀得最明显温度对气体体积的影响气球体积变化热气球原理气瓶压力变化气球受到热量时，空气会膨胀，导致气球体热气球利用热空气膨胀上升的原理，当热空气瓶中气体温度升高时，压力也会随之升高积增大冷空气会收缩，气球体积变小气温度越高，其体积越大，产生的浮力就越气瓶温度降低时，压力也会降低，这与气大，热气球便能飞上天空体热胀冷缩原理密切相关压强对气体体积的影响压强增加压强减小当气体受到压强增加时，气体分子之间的距离减小，导致气体体相反，当气体受到压强减小时，气体分子之间的距离增大，导致积减小气体体积增大烧杯中水的热胀冷缩将一杯水放在火炉上加热，水的温度会升高，体积也会膨胀当水冷却时，它的温度会下降，体积也会收缩我们可以通过观察烧杯中水位的变化来了解水的热胀冷缩现象当水被加热时，水位会上升当水冷却时，水位会下降金属杯中水的热胀冷缩将金属杯装满水，然后放入热水中当水被加热时，水会膨胀，体积会变大因为金属杯也受热膨胀，但金属的膨胀程度远小于水水膨胀超过了金属杯的膨胀，导致水从杯中溢出汽车轮胎的热胀冷缩高温膨胀低温收缩气压检测夏季气温高，轮胎内的空气膨胀，体积变大冬季气温低，轮胎内的空气收缩，体积变小定期检查轮胎气压，根据季节和温度变化调，轮胎气压升高，容易爆胎，轮胎气压下降，容易导致轮胎变形整气压，保证行驶安全建筑物的热胀冷缩建筑物在阳光照射下温度升高，材料膨胀，结构发生变形夜晚气温下降，材料收缩，结构恢复原状建筑物设计必须考虑热胀冷缩的影响，避免结构失效，例如桥梁、高楼、隧道气象观测中的热胀冷缩气温变化气压变化空气受热膨胀，体积变大，密度空气受冷收缩，体积变小，密度变小变大风向变化降水变化气温变化导致气压变化，从而形空气受热膨胀，上升，冷却，形成风成云，降水热胀冷缩对机械设备的影响精密机械轴承

1.

2.12温度变化会导致金属零件的尺寸变化，可能导致精密机械设轴承的尺寸变化可能导致轴承的润滑油流动性发生改变，进备的精度下降而影响设备的正常运行齿轮管道

3.

4.34齿轮的尺寸变化可能会导致齿轮啮合不良，造成设备的磨损管道尺寸的变化可能会导致管道泄漏或管道压力变化，影响和故障设备的安全性热胀冷缩对工业生产的影响精密制造管道工程桥梁建设热胀冷缩会影响零部件的尺寸精度，需要进管道热胀冷缩会造成管道变形，需要考虑膨桥梁钢结构受温度影响会产生膨胀和收缩，行温度控制，保证产品质量胀节等措施，防止管道破裂需要进行合理的设计和施工，确保桥梁的安全安全注意事项高温环境实验操作实验环境实验材料避免在高温环境下进行实验，小心操作实验器材，避免烫伤保持实验环境整洁，避免杂物实验材料应选择安全可靠的材避免热胀冷缩导致器材损坏或或其他意外伤害影响实验结果料，避免使用易燃易爆或有毒安全事故材料小结热胀冷缩重要应用物质受热膨胀，遇冷收缩，这是热胀冷缩现象在生活、生产中有物质的基本性质着广泛应用，如金属桥梁的伸缩缝安全注意事项继续学习了解热胀冷缩现象，可以避免一热胀冷缩现象是一个复杂的过程些安全事故，如水壶煮沸时不要，还有很多方面值得深入研究装得太满思考题

1.你能举出生活中哪些现象是热胀冷缩引起的？

2.温度、压强等因素是如何影响热胀冷缩的？

3.热胀冷缩现象在工业生产中有哪些应用？

4.热胀冷缩现象在生活中有哪些安全隐患？拓展阅读书籍网站《空气动力学》中国气象局官网《热力学基础》美国国家航空航天局网站《气象学概论》维基百科作业热气球桥梁温度计热气球利用热空气膨胀升空的原理，可以将桥梁的设计需要考虑到金属材料的热胀冷缩温度计利用液体热胀冷缩的原理，可以准确热胀冷缩的概念应用于实际生活，以防止温度变化带来的结构变形测量温度。