钢轨中的空隙-热的学问
你仔细看过行驶火车的钢轨吗？如果你很细心，就会发现在两条钢轨衔接的地方，都有一点空隙。这个空隙称为“轨缝”。也许你会想：为什么要留出这点空隙呢？怪不得我们乘火车的时候，总是不断听到车轮撞击轨缝发出的那种叫人厌烦的“咯登，咯噔”的声音。
1825年，英国铺设的第一条铁路用的钢轨，是一根连一根地焊接在一起的。这种钢轨到了炎热的夏天就受热膨胀，会七歪八扭，左右弯曲，甚至还会朝上拱起；而到了天寒地冻的冬季，钢轨受冷收缩，竟会冻裂成几段。
金属的热胀冷缩，看来好象变化很小。但是积累起来，就不是一个小数目。用精密的仪器测定，钢轨温度每增减1℃，每一米钢轨就伸缩0.0000118米。假如在一年气温变化中，钢轨的温度上下相差80℃，那么对于1000公里长的铁路来说，就要增长1000000米×0.0000118×80=944米。这样，一条铁路，原来平平整整铺在枕木上，一旦长出那么一大截来，长到哪里去呢？只能互相挤轧，结果就是上面所说的：不是扭曲，就是拱起。
人们接受这个教训以后，再不象过去那样，把钢轨一根紧接一根地焊在一起了，而是象我们通常看到的那样，把每根钢轨用鱼尾板和螺栓连接起来，中间留有适当的轨缝，让钢轨有伸缩的余地。每根钢轨越长，需要的轨缝也就越大。但是为了保证行车安全，轨缝不允许太大，一般不能超过11毫米。因此常见的钢轨的长度一般为12.5米或25米。
轨缝虽然解决了钢轨热胀冷缩的问题，却给列车的运行带来了不少害处。由于轨缝的存在，使列车行驶时产生剧烈的震动，发出“咯噔咯噔”的噪声，不仅影响旅客的休息，而且因为车轮和钢轨的端部不断冲击，轨缝处就产生凹陷现象，使车轮和钢轨的使用寿命大大降低，给养护工作带来了很大的困难。据统计，养护一条铁路，花在接头上的费用要占养护线路全部费用的40％左右。就钢轨破损来说，60％是发生在接头处。因此，轨缝就成了铁路上的一害，长期以来，许多人想方设法，想要改进钢轨的接头方法。
近年来，由于发明了把钢轨强制锁定在枕木上的弹性扣件和防爬设备，采用了特殊稳定的道床以后，出现了用长钢轨铺设成的无缝线路，使轨缝产生的危害得到了初步的解决。
无缝线路实际上也是有缝的。只不过是把每根钢轨的长度增加到125米或250米。把长钢轨铺放到工地上以后，又把几根这样的长轨焊接在一起，成为1公里到2公里长的轨线。再装好特制的弹性扣件和防爬设备。显而易见，无缝线路的接头数目比普通线路的接头数目大大减少；无缝线路1公里或2公里才有一个接头，而普通线路每公里差不多要有80个接头。自然，旅客听到的“咯噔”声也大为减少，甚至已经忽略不注意。
材料热胀冷缩的特点，虽然有时给我们带来麻烦，但是，只要我们掌握了它的规律，还是能替我们服务的。例如机器的转轴在转动部分磨损较快，如果把整根轴换掉又太可惜，有时采用套的办法。在套在时候，就是根据金属热胀冷缩的原理，把套上去的轴套孔比轴做得小一些，让它烧热胀后套上去，冷却以后就能紧紧地包在轴上，永远不会脱掉。相反，在架设高压线或是其他架空线的时候，都要保持电线有一定的弧形下垂，绝对不能拉得很紧，否则，在低温时，就会绷断。
