Железнодорожные пути все Вы, конечно, видели. И наверняка заметили, что они состоят из отдельных отрезков длиною по несколько метров.
Если внимательно посмотреть на стыки рельсов летом и зимой, нетрудно обнаружить интересную закономерность. Летом, особенно в сильную жару, зазор между концами рельсов едва заметен. Зимой же, в лютый мороз, в этом месте появляется щель, в которую свободно входит спичка.
Известный популяризатор науки и техники Я. И. Перельман в своей книге "Занимательная физика" приводит такой пример: летом длина сплошного рельсового пути (то есть длина всех отрезков) между Москвой и Санкт Петербургом на 300 метров больше, чем зимой. Вот как реагирует металл на изменение окружающей температуры.
Чтобы продемонстрировать явление расширения металла при нагревании, соберём прибор, показанный на рисунке (а).
Основание его - дощечка (1) размером 10 х 60 х 300 мм. К основанию прибивают два кубика: один (2) - со стороной 50 мм., а другой (7) - 40 мм. К кубику (7) приклеивают стеклянную пластину (6) размером 5 х 45 х 45 мм. На пластину кладут швейную иглу с припаянной к ней проволочной стрелкой (8). Против конца стрелки на кубике наносят деления шкалы (9). Более толстой линией на шкале отмечают среднее деление, против которого должна находиться стрелка в исходном состоянии.
К кубику (2) прикрепляют металлическую скобу с отверстием в центре. В отверстии нарезана резьба М4. Скоба служит прижимным устройством. Между ней и кубиком вставляют металлическую пластину (4) и закрепляют её винтом (3). Другой конец пластины должен опираться на иглу (5). Прибор готов, можно проводить эксперименты.
Подвесьте к пластине небольшую металлическую коробочку рис. (б) с таблеткой сухого спирта и подожгите таблетку (можно использовать свечу). Пластина начнёт разогреваться и удлиняться, а поскольку один её конец закреплён и служит опорой, перемещаться станет другой конец, который лежит на игле. Игла начнёт перекатываться, отклоняя стрелку влево от отметки. По величине угла отклонения стрелки можно судить о величине теплового расширения пластины.
Загасив пламя, подождите, пока пластина остынет и стрелка вернётся на нулевую отметку. Теперь положите на пластину лёд, рис. (в) и наблюдайте за стрелкой. От холода пластина начнёт сжиматься и стрелка поползёт вправо от исходного положения.
Проводя подобные эксперименты с одинаковыми пластинами разных металлов, нетрудно сравнить их "тепловую" чувствительность.