熱膨張の入口

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イントロ

温めると、少し大きくなることがある

多くの物体は温度が上がると膨張し、下がると収縮します。これは物質の量が増えるからではなく、粒子の運動や間隔の変化として考えます。

定義

要点

では、によって粒子の平均間隔が変わると考えます。

例

場面: 固く閉まった金属のふたにお湯をかけると、開きやすくなることがある。
順に考えると: 金属のふたが温められると、ふたがわずかに膨張します。そのため、びんとの間に少し余裕ができ、開きやすくなることがあります。線路や橋にも、夏と冬の温度差による伸び縮みを見込んだすき間が作られることがあります。物体が大きく見えても、質量が増えたわけではありません。
ここが結論: 熱膨張は、日常の道具や構造物でも考える必要がある現象です。温度変化が大きい場所では、伸び縮みを見込んだ設計が必要になります。計算をしない段階でも、温めるとどちら向きに変化するかを説明できれば十分な入口になります。

注意

確認

金属のふたを温めると開きやすくなる理由として近いものはどれですか。

まとめ

次に進む

理解がつながる順で、次のトピックへそのまま進めます。

仕事と熱がどちらもエネルギーの受け渡し方であることを、摩擦や圧縮の例から整理します。