自由膨胀是什么意思

自由膨胀是指物质在没有外部约束的情况下自发扩大的现象。气体在开放容器中会充满整个空间，热气球受热后体积增大，这些都是自由膨胀的典型表现。金属受热膨胀导致桥梁需要设计伸缩缝，水结冰后体积膨胀使冰浮在水面上。自由膨胀是物质分子热运动的结果，温度升高时分子动能增加，分子间距离变大。

自由膨胀在工程领域有重要应用价值。温度计利用液体热胀冷缩原理测量温度，铁路轨道预留缝隙防止热胀导致变形。发动机活塞与气缸间隙设计考虑了不同温度下的膨胀差异。宇宙大爆炸理论中，早期宇宙经历极速膨胀过程。自由膨胀现象也解释了为什么冰箱门密封不良时容易结霜，冷热空气交换导致湿气凝结。