写给孩子的趣味物理学
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6.1 什么季节的铁路更长

你知道哪个季节的铁路最长吗?如果有人这样问,很多人都知道这是在考热胀冷缩的知识呢。答案应是夏季,当然还有一个前提条件,就是不考虑钢轨和钢轨之间的空隙长度,单单计算钢轨的长度。

在这个前提下,夏季的十月铁路(指的是从莫斯科到圣彼得堡之间的铁路)要比冬季长300米左右。钢轨会随着温度的上升而延长,这是金属的延展性。通过测量,当温度上升1 ℃时,钢轨会延长自身长度的。这样一来,在温度高达30 ℃甚至40 ℃的夏季和温度低至零下25 ℃左右的严寒,钢轨的长度都会发生改变。而其中变化值的范围可以通过计算冬夏两个季节的温差得出。也就是说当温差为55 ℃时,总长640千米的铁路会相差将近300米。

不过这里发生变化的并不是铁路的长度,而是钢轨的长度。两者不能等同,我们都知道铺设铁路的钢轨不是紧密连接在一起的,在钢轨的结合处留有空隙,设计时设计师们就考虑到了钢轨受热变长的情况,所以预先留出空间。但是事实上,单单计算钢轨的部分,十月铁路确实在夏天要比冬天长300米。