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水在溫度變化時體積相應變化

水在4℃ (準確說是3.98℃)時體積最小,因此水不僅是在4-100℃加熱時體積會增大,同樣從4-0℃冷卻時體積也會膨脹。說明了水在不同溫度下相對于4℃時其體積的膨脹系數我們在本章節中只涉及供暖系統的水膨脹。眾所周知,供暖系統的水在加熱時都會膨脹。這種熱膨脹是不可避免且相當強烈的自然現象。加熱時,系統中上萬億的水分子每一個都會輕微變大。從宏觀的角度來看,大家會覺得是系統的水量增加了,但事實并非如此。同樣的水分子只是在溫度升高時占據更多空間。水的體積上升了,但是系統總的水量并沒有改變。1000升水從10℃加熱到90℃體積增加了35.6升。 在實際的用途中,水是不能被壓縮的。一定量的水分子除非是在巨大的壓力作用下才能被壓縮為更小的體積。任何容器在完全盛滿水并且與大氣隔離的情況下在加熱時壓力會迅速地升高。如果此壓力繼續升高,容器則會爆炸,有時后果非常嚴重。水在密閉式的換熱罐里水溫從14℃加熱到33℃時,壓力從4公斤急劇上升到了12公斤,由此可見封閉式容器里水溫上升后帶來的壓力增大多么劇烈。 為了避免上述情況發生,所有的水暖系統都需要安裝相應的設備容納水在加熱時增大的體積。在與大氣相通的系統里,比如無壓儲水罐,其上部多余的空間能容納增大的體積。 在更典型的封閉式水暖系統中,通常由一個單獨的稱為膨脹罐的設備提供水加熱膨脹需要的空間。 膨脹罐的內部分有一定量的空氣,當系統水體積膨脹時,空氣像彈簧一樣地起到吸收的作用。

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