熱膨張計算機

熱膨張 (Thermal Expansion) について

多くの物質は、温度が上がると体積が増加（膨張）し、温度が下がると収縮します。これを熱膨張と呼びます。分子や原子の熱振動が激しくなり、平均的な原子間距離が広がるためです。

線膨張 (Linear Expansion)

棒状の固体の長さの変化を考えます。

• \( \Delta L \): 長さの変化量
• \( \alpha \): 線膨張係数 (1/K)
• \( L_0 \): 初期の長さ
• \( \Delta T \): 温度変化

体膨張 (Volumetric Expansion)

液体や固体の体積の変化を考えます。

• \( \Delta V \): 体積の変化量
• \( \beta \): 体膨張係数 (1/K)

一般に、等方性の固体では、体膨張係数は線膨張係数の約3倍になります (\( \beta \approx 3\alpha \))。

日常生活での例

• 線路の継ぎ目: 夏の暑さでレールが伸びて歪まないように、隙間が空けられています。
• 橋梁: 橋も温度変化で伸縮するため、端の部分には伸縮継手（エキスパンションジョイント）が設けられています。
• バイメタル: 熱膨張率の異なる2種類の金属を貼り合わせたもので、温度変化で曲がる性質を利用してサーモスタットなどに使われます。