钢轨之间为什么有空隙

9.钢轨之间为什么有空隙

不知道大家坐火车的时候有没有注意铁道上的钢轨并不是一根紧挨着一根放置的，它们的中间都留有一定空隙，你知道这是为什么吗？

我们知道，物质的密度不是一个常数，它与外界条件有关，特别是与温度有关。通常我们认为水的密度是每立方厘米1克，是指压强为一个大气压，水的温度为4℃而言的。当温度大于或小于4℃时，水的密度都要变小。因而温度大于或小于4℃时，水的体积都随温度增大，也就是我们前面说到的热胀冷缩或冷胀热缩现象。

钢轨

铁轨的材料是钢材，钢也有热胀冷缩的现象。外界的温度升高，钢轨就会变长，当外界的温度降低，钢轨又要缩短，物质长度与温度的关系在物理学上可用下列公式表示：

1＝l0（1＋at）

钢轨如果变形，就发生事故

l是温度t时的物质长度，10是t＝0℃时的物质长度，a表示这种物质每升高1℃膨胀的长度，称为膨胀系数，通常a为常数。我们现在来从钢轨的伸长看看一条北京至南京的铁路夏天比冬天要长多少。

钢轨

钢材的膨胀系数约为十万分之一，就是a＝1×10^－5。假定冬天钢轨温度

火车在钢轨上行驶

是零下20℃（我们用手触摸时，会觉得钢轨特别凉），夏天时钢轨在太阳光下的温度为60℃。北京至南京的铁路全长为1200千米，利用上面的公式，稍加计算后我们就知道，夏天这条铁路要比冬天长720米。如果铁轨都是相互密合的，则铁轨随气温的升降就要相互挤压、牵拉，结果当然是挤坏铁轨及火车站，其后果可想而知。于是聪明的设计者就想到利用许多根很短的铁轨来铺铁路，每根铁轨之间均留有缝隙。假定每根铁轨长为5米，则1200千米铁道需要24万根铁轨，也即有24万个空隙。这样在冬天与夏天之间，在每个铁轨衔接处只要留下3毫米空隙，就能抵消全程720米的热胀冷缩的变化了。