Vì sao trên đường ray xe lửa cứ cách một đoạn lại
phải để một khoảng trống nhỏ?
Những người hay đi xe lửa đều biết rằng, cứ một khoảng thời gian ngắn
lại nghe thấy âm thanh "lịch kịch" trên suốt chuyến đi. Khi quan sát kỹ trên
đường ray, bạn sẽ phát hiện ra rằng cứ cách 10 m, ở giữa hai thanh ray lại
có một khoảng cách nhỏ. Vì sao như vậy
Thì ra làm như vậy là để thích hợp với hiện tượng nóng nở ra lạnh co lại
của thanh ray.
Các vật thể khi ở ngoài trời đều có hiện tượng là nóng nở ra lạnh co vào.
Tức là nhiệt độ tăng cao, thì thể tích tăng lên, khi nhiệt độ giảm xuống, thể
tích thu nhỏ lại (nhưng cũng có ngoại lệ, ví như nước đá khi đóng băng, thể
tích lại lớn lên, trong điều kiện áp lực thay đổi, sự thay đổi về thể tích của
các vật thể cũng khác nhau). Ở nhiệt độ nhất định, độ dài của thanh ray là
nhất định. Nhưng khi xảy ra thay đổi nhiệt độ, độ dài, độ rộng và độ cao
của thanh ray đều thay đổi. Nếu người ta lắp các thanh ray khít chặt vào
nhau, khi tàu chuyển động mọi người sẽ không phải nghe tiếng "lịch kịch”
đáng ghét kia nữa. Nhưng do hiện tượng nóng nở ra lạnh co lại, nhất là
trong những ngày hè nóng nực, độ dài của thanh ray tăng lên, nếu như
không có khoảng lưu không đó thanh ray chỉ còn cách cong lên, điều này
hiển nhiên bất lợi cho sự an toàn của tàu.
Vậy khoảng cách giữa hai thanh ray là bao nhiêu thì hợp lý? Để tàu chạy
an toàn, khe giữa thanh ray thường có khoảng trống không vượt quá 11
mm. Thí nghiệm cho thấy: khi nhiệt độ môi trường thay đổi 1
0
C, thanh ray
sẽ dài ra 0,000011m/1m thanh ray. Tại Trung Quốc, trên các tuyến đường
sắt miền Bắc hay miền Nam, giữa mùa đông và mùa hạ có sự chênh lệch
nhiệt độ là 80
0
c, Căn cứ vào sự tính toán độ giãn nở mà người ta cho sản
xuất các thanh ray có độ dài mỗi đoạn là 12,5m.
