【题】用放大镜在宽1米的正方形铁片上可以看到一个0.1平方毫米左右(头发丝直径大小)的小孔。有观点认为可以通过改变铁片的温度,使这个小孔闭合起来,你认为这样的方法有效吗?
【解】铁板上的小孔会因为对铁板进行足够的加热产生的热膨胀而消失——这种观点是不正确的。因为没有任何一种物质会带来这样的效果。在加热中,铁板上的孔洞只会越变越大,而不会有一点减小。
下面的推理可以证明这一点。依据上面的观点,假如本来就没有孔的存在,那么在加热过程中“物质充裕”的铁板会膨胀挤向周边,就会产生皱纹和间隙。但是事实上,却从来就没有发生过这个现象,即在加热中同一物体会因膨胀而产生皱纹和空隙。
综上所述可知,就像完好无损的铁板一样,在加热中带洞的铁板的孔洞只会变大。
由此可知,某一点的热膨胀率和周边的膨胀率是一致的。所以任何容器、导管和带有内腔的物体都是整体随着加热和冷却,随之膨胀和缩小的。
现在我们知道用加热的方法只能使孔洞变得更大而不能使其闭合,那么能不能用冷却的方法来实现这一点呢?
答案也是不行的。任何物体,不管其热延展率有多大,都不可能通过冷却的方式闭合小孔。我们已知,在冷却的过程中,小孔就像所有其他与它有着相同大小的物质实体一样会缩小;但是这些物质是不会因为遇冷就消失的,即使它们的实体会缩到很小。同理,孔洞再小也不可能因为温度的降低而闭合。
铁的热膨胀率是0.000 012,而它冷却的极限,也就是绝对零度是-273℃。换言之,铁板孔洞只会减少自己原来直径的0.000 012×273倍,即千分之三左右。所以,这种情况下,铁板上的孔洞不会因为受冷而有明显的减小。