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熱膨張の問題で質問なんですけどそもそも膨張率とはなんですか?あとこの問題の解き方も教えてくれたら嬉しいです

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A 回答 (1件)

「熱」「温度」とは、要するに「分子」のエネルギーなので、これが「高い」と振動などの分子の「運動エネルギー」が大きくなり、外に飛び出そう、張り出そうとします。


「気体」なら「圧力」が大きくなって、同じ圧力なら「体積」が大きくなる、つまり膨張します。
ペットボトルに飲みかけのお茶やジュースを冷蔵庫に入れておくと、少しつぶれます。空気の分が「縮む(収縮する)」からです。温度が下がったので「膨張」の逆が起こったわけです。あまりやらない方がよいですが、ぺットボトルの飲みかけのお茶を温めれば膨張して、下手をすると破裂します。

「液体」「個体」では、「膨張」の比率が空気よりもかなり小さいので、あまり目立って膨張・収縮はしませんが、でも、起こっていることは同じです。内部の「運動エネルギー」とか「圧力」が高くなって「大きくなろうとしている」と考えてください。

では問題。

0℃ で 20m = 2000 cm
であったものが、
50℃ で「1.2 cm 伸びた」つまり「2001.2 cm になった」
ということです。

ということなので、「熱膨張率」(1℃ あたり、どれだけの割合が伸びたか)は次のように計算します。

(1) どれだけの割合が伸びたか。

「2000 cm が 1.2 cm 伸びた」ので、伸びた割合は
  1.2 (cm) / 2000 (cm) = 0.0006

(2) 1℃ あたりに換算。
 上記は、「0℃ → 50℃」のときの「伸び」なので、1℃(= 1K) あたりでは
  0.0006 ÷ 50 = 0.000012 = 1.2 × 10^(-5) (/K)

(注)「1℃」は温度の高さなので、「温度差」を表すときには「1 K」(K:ケルビン)という値を使います。「絶対温度」の単位と考えればよいです。「絶対温度」の温度差は、「℃」で表した温度差と同じ値になります。
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この回答へのお礼

丁寧な解説ありがとうございます!
1つ1つしっかり考えていけばわかるんですね。解答は1つの式だけで導き出してたからわかりませんでした。
助かりました。

お礼日時:2017/02/24 21:11

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