书城童书物理知识知道点:热学大探秘
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第27章 “冻短”的塞纳河大桥

1927年12月,欧洲报纸上登出了这样一条惊人的消息:法国遭到连续几天严寒的袭击,巴黎市中心的塞纳河桥受到严重的破坏。桥的铁架遇冷收缩,因此桥面上的砖突起碎裂。桥上交通只得暂时断绝。桥居然被冻短了!

塞纳河大桥

原来,这是冷缩的结果。我们知道,一般的物体都会遇热膨胀,遇冷收缩。例如钢轨的温度从0℃升高到1℃,它的长度就会增加原长的0.000011倍。在炎热的夏天,赤日照在钢轨上,温度可以达到30℃~40℃,摸起来烫手;在严寒的冬天,钢轨又会冷到-25℃,甚至达到-40℃。就算夏天和冬天温度只差50℃吧,北京到太原的铁路长514千米,冬夏之间就差上大约280米!所以,铁路路面的钢轨并不是密接的,每根钢轨之间都留有一定的间隙。你也许会说,把铁桥固定住,不让它热胀冷缩不行吗?这可不容易,热胀冷缩产生的力是巨大的。如果拿一根外径216毫米、壁厚8毫米、长100毫米的钢管,我们把它的两端牢牢固定,从0℃加热到100℃,钢管向外的推力竟能达到127吨!反过来,当这个钢管从100℃的高温降到0℃时,也会产生那么大的拉力。如果建筑物里埋下这种钢管,恐怕过不了几个月后,就会千疮百孔了。为了避免因热胀冷缩影响建筑物的结构,各种热气管和热液管都要在管道中安装伸缩管,当导管热胀冷缩时,只改变伸缩管的弯曲程度,不会影响其他部分。也许你会接着问:塞纳河大铁桥遇冷收缩了,它上边的砖和水泥也要遇冷收缩,为什么会把砖压坏呢?这是由于桥和砖冷的程度不同造成的。

温度升高时,固体的长度增长叫固体的线膨胀。温度上升1℃固体线度的增加距与0℃时线度的比叫做线胀系数。不同物质的线胀系数是不同的。铁的线胀系数是0.000012,钢的线胀系数是0.000011,水泥的线胀系数是0.000014。这样,不同物质有时会互相挤压,有时会互相远离,于是就会发生塞纳河大铁桥之类的事故。