質問: 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 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
回答: 「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°C で 20m = 2000 cm であったものが、 50°C 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°C 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°C あたりに換算。 上記は、「0°C → 50°C」のときの「伸び」なので、1°C(= 1k) あたりでは 0.0006 ÷ 50 = 0.000012 = 1.2 × 10^(-5) (/k) (注)「1°C」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、「°C」で表した温度差と同じ値になります。