【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第三章物体的热膨胀

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的。】 

§3-9水的膨胀特点

【01】水是地球表面分布得最为广泛的一种物质，它受热时的膨胀情况跟其他液体受热时的情况不同。实验证明，当水从0℃ 加热到4℃ 时，它的体积不但不增大，反而缩小。当水的温度高于4℃ 时，它的体积才会随着温度的升高而膨胀。因此，水在4°C时的体积最小，密度最大，等于1克/厘米³。图3·19表示水的密度随温度的变化情况。【山语||  终于搞明白了为什么物理教材中的水密度后面要加条件4°C，以前一直奇怪4这个数非零非整的有什么特殊，原来如此！】

【02】知道了水的这种膨胀特性，就能够解释为什么比较深的池塘、湖泊里的水的表面，在冬天会冻结，而底部则不会冻结。在4℃ 以上时，上层的水冷却，体积缩小，密度变大，于是下沉到底部，而下层的暖水就升到上层来。这样，上层的冷水跟下层的暖水不断地交换位置，使整个水的温度逐渐降低。但是这种对流现象只能进行到所有水的温度都达到4℃ 为止。

【03】温度降低到4℃以下时，上层的水反而膨胀，密度减小，于是冷水层就停留在上面继续冷却，直到温度降到0℃ 时，上面的冷水层结成了冰为止。此后水的冷却就完全要依靠水的热传导来进行。由于水的导热性能很差，所以底部的水的温度仍可保持在4℃ 左右。图3·20表示冬季深水池中水的温度分布。

【04】水的这种特性保证了水中的动物和植物在寒冷季节内的生存。

【05】除了水以外，还有一些物质具有反常膨胀的特点。例如，浇制工件时，因为液态的铁在凝固过程中体积要膨胀，所以工件能够和模型紧密地吻合，呈现出明显的条纹。

习题3-9

1、说明水的膨胀特点对水属生物的重要意义。

2、计算100克水银在200℃ 时的体积，已知水银在0℃ 时的密度为13.6克/厘米³。【7.62厘米³】

3、在100℃时水银的密度是多少？【13.36克/厘米³】

4、摄氏温度计上的刻度是由－10℃ 到110℃，其间相隔25厘米，已知管的内部直径为0.15毫米，玻璃的线胀系数为0.000008/度，水银的体胀系数为0.00018/度。求球部在－10℃ 时的容积。[提示：当温度由－10℃ 升到110℃ 时，水银膨胀的体积恰好充满－10℃和110℃ 之间的管中]【0.227厘米³】

5、想一想，如果把温度计中的水银换成水，那么，在使用这种温度计时有些什么不方便？

6、用来浇铸铅字和硬币的金属应具有什么特性？