1. Molekylär rörelse:
* Värme och energi: Värme är en form av energi. När du värmer ett objekt lägger du i huvudsak energi till dess molekyler.
* ökade vibrationer: Denna tillagda energi får molekylerna att vibrera snabbare och röra sig mer.
* mer utrymme behövs: När molekylerna rör sig snabbare kolliderar de oftare och med större kraft. Denna ökade rörelse kräver mer utrymme, vilket får objektet att expandera.
2. Intermolekylära krafter:
* attraktion: Molekylerna i ett objekt hålls samman av attraktionskrafter (som elektrostatiska krafter). Dessa krafter är starkare vid lägre temperaturer.
* försvagad attraktion: När temperaturen ökar försvagas dessa krafter. Detta gör att molekylerna kan röra sig längre isär.
3. Termisk expansion:
* fast tillstånd: I fasta ämnen är molekylerna tätt packade och vibrerar i fasta positioner. Vid uppvärmning får de ökade vibrationerna dem att pressa mot varandra, vilket leder till en liten expansion.
* flytande tillstånd: Vätskor har mindre tätt packade molekyler, vilket gör att de kan röra sig mer fritt. Detta leder till större expansion jämfört med fasta ämnen.
* gasformigt tillstånd: Gaser har mest rörelsefrihet. Deras molekyler är redan långt ifrån varandra och att värma dem får dem att spridas ytterligare.
Undantag:
* Vatten är ett undantag: Mellan 0 ° C och 4 ° C kontrakterar vatten faktiskt när det värms upp. Detta beror på den unika strukturen för vattenmolekyler och vätebindningarna de bildar.
* Vissa material har ovanliga värmeutvidgningsegenskaper: Vissa legeringar och kompositer uppvisar negativ värmeutvidgning, vilket innebär att de sammandras när de värms upp.
Sammanfattningsvis:
Utvidgningen och sammandragningen av material på grund av temperaturförändringar är en direkt följd av den ökade eller minskade rörelsen av molekyler i objektet. Ju starkare de intermolekylära krafterna, desto mindre kommer materialet att expandera.
