塞纳河大桥为什么“冻短了”

时间：2014-10-20 09:16:04 物理故事收藏本文下载本文

　　1927年12月，欧洲报纸上登出了这样一条惊人的消息：法国遭到连续几天的严寒的袭击，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！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公里，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。少年朋友也许会说，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，各种材料各行其事。这样，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。

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