Тепловое расширение тел
При нагревании большинство тел расширяются, а при охлаждении сжимаются. Причина: при повышении температуры молекулы колеблются быстрее и среднее расстояние между ними растёт (сами молекулы не становятся больше). Твёрдые тела расширяются меньше всего, жидкости — больше, газы — больше всего. Инженеры учитывают это: между рельсами оставляют зазоры, у мостов делают температурные швы, а провода линий электропередачи летом провисают, а зимой натянуты. Разные металлы расширяются по-разному, поэтому биметаллическая пластина из двух соединённых металлов при нагревании изгибается; её используют в терморегуляторах утюгов и обогревателей и в пожарной сигнализации. Жидкость в термометре (спирт, ртуть) при нагревании расширяется и поднимается. Вода в некоторых случаях необычна: от 0 °C до 4 °C она сжимается, а не расширяется, и наиболее плотна при 4 °C (1000 кг/м³), поэтому лёд плавает на воде, а дно озера зимой остаётся около 4 °C, и рыбы выживают. При замерзании вода расширяется, поэтому сосуд, полный воды, может треснуть при её замерзании.
Опыт: надень воздушный шарик на горлышко пустой пластиковой бутылки и поставь бутылку в сосуд с тёплой (не кипящей!) водой — раздувание шарика показывает расширение воздуха; затем перенеси её в холодную воду. Безопасность: используй только тёплую воду (около 40 °C), никогда не бери кипяток и стеклянные бутылки, и делай это со взрослым.