物质受热时，粒子获得能量，平均间距变大，物质就会膨胀。粒子本身并不会变大。这个想法可以解释铁轨之间的缝隙、温度计里液柱的上升，以及双金属片的弯曲。
这是热过程的第一课，它建立的图像会在本课题之后每一课中用到。
受热时粒子发生了什么？
固体中，粒子在固定位置附近振动。受热后能量增加，振动幅度变大。相邻粒子的平均距离略微增大，固体在各个方向上都变大一点。
液体中，粒子可以互相滑动。能量增加意味着运动更快、间距稍大。
气体中，粒子自由运动且相距很远。能量增加意味着运动更快，如果气体可以自由膨胀，就会占据更多空间。
**同样升温时的膨胀程度排序：**气体最大，液体次之，固体最小。粒子间的作用力在气体中最弱，在固体中最强。
如何写出完整的解释
- 说明变化：物质被加热，所以粒子获得能量。
- 描述运动：粒子振动（固体）或运动（液体、气体）得更剧烈。
- 说明间距：粒子之间的平均距离增大。
- 说明结果：体积增大。粒子数量和质量不变，所以密度减小。
例题
一支玻璃液体温度计有一根细管，里面装着染色酒精。解释把玻璃泡放进温水后液柱为什么上升。（虚构题目。）
**第 1 步：**温水把能量传给玻璃泡里的酒精，酒精粒子获得能量。
**第 2 步：**粒子运动得更快，平均间距变大。
**第 3 步：**酒精占据更大的体积。玻璃泡大小固定，多出来的液体被挤进细管向上移动。
**第 4 步：**管子很细，所以一点点额外体积就会让液柱沿刻度移动很长一段，变化很容易看出来。
需要提防的错误
错误答案：“酒精粒子膨胀了，所以液柱上升。”
这句话说粒子改变了大小，事实并非如此。而且它没有说出变化的原因，得分也会很低。
正确的写法是：粒子因为能量增加，平均间距变大。每当你发现自己写下“粒子膨胀”，就改成“粒子之间的间距增大”。
自我检测
1. 一座钢桥的各段之间留有小缝隙。解释为什么炎热的日子需要这些缝隙。
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炎热时钢中的粒子获得能量，振动更强，平均间距增大，每一段都会变长。缝隙为这种膨胀留出空间，桥才不会弯曲变形。
2. 一支注射器里有 50 cm³ 空气，活塞可以自由移动。在同样的升温下，空气膨胀的比例比同样大小的固体块更大还是更小？说明理由。
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更大。空气粒子相距很远，粒子之间的作用力很弱，所以多出来的能量能让它们散开得比固体中紧密结合的粒子多得多。
3. 双金属片由黄铜与铁黏合而成。黄铜比铁膨胀得更多。受热时，金属片向哪一边弯曲？
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它向铁的一侧弯曲。黄铜变得比铁更长，所以黄铜必须在弯曲的外侧。
接下来学什么
膨胀会使密度下降，这是比较传导、对流和辐射的关键。在做带测量的热学题之前，你也可以用界限与舍入讲解器练习读取精确数值。
有些学生知道事实，却用松散的词语写出来而丢分。这正是我们的老师可以在线上一对一物理补习中帮你改进的习惯。