熱膨張係数
固体の多くは、加熱によって膨張し、冷却によって収縮する。この温度変化に対する反応を熱膨張係数として表す。
熱膨張係数を使用しています。
これらの特性は密接に関連している。体積熱膨張係数は、凝集体（液体と固体）のすべての物質について測定することができる。線熱膨張は固体状態でのみ測定可能で、工学的な用途では一般的です。
いくつかの一般的な材料の熱膨張係数
大型構造物の設計、測量でテープやチェーンを用いて距離を測るとき、高温の材料を鋳造するための金型を設計するとき、その他温度による大きな寸法変化が予想される工学的用途では、材料の膨張と収縮を考慮する必要があります。αの範囲は、硬い固体の10-7 から有機液体の10-3 までである。αは温度によって変化し、非常に大きな変化を示す材料もある。一般的な材料の値を摂氏1度あたりの百万分の一で示すと次のようになる（注：温度変化が1：1であるため、ケルビン単位でもよい）。| 線熱膨張係数 α | |
| 物質 | α in 10-6 /K at 20 °C |
| 60 | |
| BCB | 42 |
| リード | 29 |
| アルミニウム | 23 |
| 真鍮 | 19 |
| ステンレススチール | 17.3 |
| 銅 | 17 |
| ゴールド | 14 |
| ニッケル | 13 |
| 12 | |
| 鉄または鋼 | 11.1 |
| 炭素鋼 | 10.8 |
| プラチナ | 9 |
| ガラス | 8.5 |
| GaAs | 5.8 |
| リン化インジウム | 4.6 |
| タングステン | 4.5 |
| ガラス、パイレックス | 3.3 |
| 3 | |
| インバー | 1.2 |
| ダイヤモンド | 1 |
| 水晶、溶融 | 0.59 |
アプリケーション
熱膨張特性を利用した用途については、バイメタル式温度計、水銀温度計を参照ください。
例えば、ブッシュの内径をシャフトの直径よりわずかに小さくし、シャフトにフィットするまで加熱し、シャフトに押し込んだ後に冷却することで、「焼き嵌め」を実現することができる。
CTEが非常に小さい合金も存在し、温度範囲における物理的寸法の変化が非常に小さい用途で使用されています。その一つがインバー36で、係数は0.6x10-6 の範囲にあります。これらの合金は、温度変化が大きい航空宇宙用途に有用です。
質問と回答
Q: 熱膨張係数とは何ですか。A: 熱膨張係数とは、固体が温度変化に対してどれだけ膨張または収縮するかを示す尺度です。
Q: 熱膨張の3つのタイプとは何ですか?
A: 線熱膨張、面積熱膨張、体積熱膨張です。
Q: 線熱膨張と体積熱膨張の違いは何ですか?
A: 線熱膨張は長さの変化を指し、体積熱膨張は体積の変化を指します。
Q: 液体の体積熱膨張係数は測定できますか?
A: はい、液体を含むすべての凝縮物質の体積熱膨張係数を測定することができます。
Q: 線熱膨張はどのような状態で測定できますか?
A: 線熱膨張は固体状態でのみ測定できます。
Q: なぜ線形熱膨張は工学的用途で一般的なのですか?
A: 線熱膨張が工学用途で一般的なのは、様々な温度下で形状や寸法を維持する必要がある構造物や部品に関連するためです。
Q: 熱膨張の種類には密接な関係があるのですか?
A: はい、熱膨張の種類（線膨張、面積膨張、体積膨張）には密接な関係があります。
