2020-03-17
2020-03-09
熱膨張は、物質の温度変化に応答して体積が変化する傾向である。
物質が加熱されると、その粒子はより移動し始めるので、通常、より大きな平均分離が維持される。温度が上昇すると収縮する材料はまれである。この効果はサイズに制限があり、限られた温度範囲内でのみ発生します（下記の例を参照）。膨張度を温度変化で割ったものを材料の熱膨張係数といい、一般に温度によって変化する。
熱膨張係数は、温度変化に伴って物体の大きさがどのように変化するかを表す。具体的には、一定圧力での温度変化量の大きさの分数変化を測定する。容積、面積、および線形のいくつかのタイプの係数が開発されている。どの用途が重要であると考えられるかによって異なる。ソリッドの場合は、ある長さに沿った、またはある領域での変更にのみ関係するかもしれません。
体積熱膨張係数が最も基本的な熱膨張係数である。一般に、物質は、温度が変化すると膨張したり収縮したりして、あらゆる方向に膨張または収縮が起こる。あらゆる方向に同じ速度で膨張する物質は等方性と呼ばれます。等方性材料の場合、体積係数から面積および線形係数を計算することができる。
これらの係数の数学的定義は、固体、液体、および気体について以下に定義される。
気体、液体、または固体の一般的な場合の一般的な容積熱膨張係数であり、容積熱膨張係数は、
下付き文字「p」は、拡張中に圧力が一定に保たれていることを示し、下付き文字「v」は、この一般的定義に入る容積型（線形ではない）拡張であることを強調する。ガスの場合、圧力が一定であるという事実が重要である。なぜなら、ガスの体積は、圧力だけでなく温度によってもかなり変化するからである。低密度のガスの場合、これは理想気体の法則から見ることができる。
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