热胀冷缩现象在古代得到很好的应用。古代人多以铜而少以铁制作度量衡的标准器。他们的理由是，“铜为物之至精，不为燥、湿、寒、温变节，不为霜、露、风、雨改形。”(《前汉书·律历志》)显然，古代人不可能精确地测定各种物体的膨胀系数，因此也就不能比较铜与铁究竟哪一个在同样温差下膨胀较多。他们只能从物体经受风雨寒热之后的外表变化中选取较好的材料。由于铁比铜更容易生锈、剥蚀，即“改形”，因此将铜作为度量衡标准器的材料是理所当然的；而古代人从中发现寒温之变会使物体“变节”，这与热胀冷缩的道理也是一致的。

据《华阳国志》载，在战国末、秦统一中国之前，李冰为开凿都江堰，曾利用热胀冷缩原理打碎拦路巨石。都江堰两岸悬崖巨石坚硬，钻斧工具无可奈何。李冰想出一个办法：先在其上堆放柴草，火烧柴草，使巨石炽热，然后用水浇，于是石裂可凿。东汉时，成都太守虞诩〔xu许〕主持西汉水(嘉陵江上游)航运整修工程，也用了同样的方法：“诩乃使人烧石，以水灌之，石皆坼〔che彻〕裂，因镌〔juan娟〕去石。”(《后汉书·虞诩传》)这种方法在水利工程和采矿工程中被广泛运用，并被称之为“烧石易凿法”，“烧爆法”(《物理小识》卷七)。

古代名门权贵，腰间常佩带辘轳剑，剑柄玉制。所谓辘轳，是两块球形玉相套合而成，外形似“吕”字，“环口中间，似辘轳旋转，无分毫隙缝”。古人如何将一个球形玉的轴塞进另一个的孔洞中？ 原来是，将带孔洞的球蒸煮加热，然后将另一球的轴塞入孔洞。元代陶宗仪经过实验之后，得“煮之胖胀”的科学结论。(陶宗仪：《南村辍耕录》卷二三)“胖胀”与膨胀是同一个意思。

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