橡皮筋为什么会热缩冷胀

众所周知，我们周围绝大多数物质在受热时都会增大，降温后又会缩小，这就是热胀冷缩现象。但是拉紧的橡皮筋（又称牛皮筋）却相反，受热后它不是伸长，而是缩短。如果你不信，可以做一个简单的试验：

拿四根新的橡皮筋，以双股式连成一条，将其一端挂在墙上的衣钩或房门的把手上。另一端挂上一些重物，重物的重量根据橡皮筋拉长的距离来决定，一般能把橡皮筋拉长到原来长度的3倍左右就可以了。记住重物在墙上或门上的高度，然后用一个电吹风给拉紧的橡皮筋上上下下均匀地吹热风，大约20〜30秒以后你就可发现，，橡皮筋受热后竟向上收缩了，重物离开原来的位置上升2〜3厘米，收缩得还很厉害呢1收缩后的橡皮筋，只要停止加热，使之渐渐恢复到室温，重物又会将它拉长到原来的位置。

橡皮筋为什么会有如此奇妙而反常的现象呢？要说清楚这个道理，得先给大家介绍一下大自然中的一条规则：任何物质在其内部如果从排列十分整齐、十分有秩序的状态变化到比较杂乱的状态时，该变化过程就会伴随着对外界热量的吸收。与此相反，如果物质内部由排列较混乱的状态，变化到较为有秩序的状态时，它又会放出热量。如冰是固体，冰中的每个水分子都有自己的位置，它们排列得犹如军队检阅时的方队，井然有序。对一个水分子来说，它只能在自己的位置上作原地振动，而不能四处游荡。但作为液态的水，其分子就自由多了，尽管液体中的水分子也有一定的排列秩序，可是和冰相比，它们却可以“东游西逛”，在水中游来游去。液态的水分子和水蒸汽中的水分子相比，则又显得相形见绌了。气体中的水分子可以在更大范围内移动，上天入地、无孔不入，简直是为所欲为。可见固体、液体、气体三者的分子排列是从有序到无序，从整齐到混乱，依次递变的。而它们的递变过程又和热量的传递紧紧联系在一起。在零度环境下，冰要变为水，就需要吸收大量的热。同样，要把水变为水汽，也要吸收外界大量的热。

知道了上述的关系之后，我们就可以找出橡皮筋热缩冷胀的原因了。橡胶是一种高分子化合物，它是由大量异戊烯单元连结而成的链状大分子组成。在平时这些大分子是无规则地乱挤在一起的。一旦用力拉紧，歪歪曲曲的链状分子都被相应地拉直，其排列也变得较为整齐、有秩序。由于橡皮筋拉长是使其分子从较混乱变为较有序的过程，根据上述的原理，橡皮筋就会放出热量。当然在它收缩时又会吸收相等的热量。如果把一根橡皮筋拉长后贴在嘴唇上，然后慢慢让其自动收缩，嘴唇上就会感到有些凉意。讲到这里，我们就可以用下面的关系式来描述橡皮筋的伸缩与热量的关系了：

通过上面的平衡关系简式，我们就不难推导出如下的结论：如果我们给拉长了的橡皮筋主动提供热量，那么它必定会向着右方即吸热的方向移动。这就是说，给拉直的橡皮筋加热，橡皮筋就趋向于收缩。这就是橡皮筋为什么会热缩冷胀的原因所在了。