熱膨張は増大または物理的物体または身体を受ける（例えば、長さまたは体積のような）様々なメトリックの寸法の変化です。このプロセスは、材料の周囲の温度の上昇が原因で発生します。線形拡張の場合、これらの変更は1次元でのみ発生します。
この膨張の係数は、プロセスの前後の大きさの値を比較することによって測定できます。一部の材料は熱膨張とは逆の影響を受けます。つまり、「負」になります。この概念は、特定の温度にさらされると一部の材料が収縮することを提案しています。
水中での熱膨張
固体の場合、線膨張係数を使用してそれらの膨張を記述します。一方、液体の場合は、体積膨張係数を使用して計算を行います。
結晶化した固体の場合、それが等尺性であると、膨張は結晶のすべての次元で一般的になります。等尺性でない場合、ガラス全体で異なる膨張係数が見られ、温度が変化するとサイズが変化します。
熱膨張係数
熱膨張係数（Y）は、温度の変化により材料が通過した変化の半径として定義されます。この係数は、固体の場合は記号α、液体の場合はβで表され、国際単位系によって導かれます。
固体、液体、気体の場合、熱膨張係数は異なります。それぞれに独特の特徴があります。
たとえば、固体の膨張は、長さに沿って見ることができます。体積係数は流体に関して最も基本的なものの1つであり、その変化はすべての方向で顕著です。この係数は、ガスの膨張を計算するときにも使用されます。
負の熱膨張
負の熱膨張は、高温でサイズが大きくなる代わりに、低温が原因で収縮する一部の材料で発生します。
このタイプの熱膨張は、通常、いくつかのゼオライト、Cu2Oなどで発生するように、方向性の相互作用が観察されるオープンシステムで見られます。
同様に、一部の研究では、負の熱膨張もコンパクトな形の単一成分の格子で発生し、中心力の相互作用があることが示されています。
一杯の水に氷を加えると、負の熱膨張の明確な例が見られます。この場合、氷上の液体の高温によってサイズが大きくなることはありませんが、氷のサイズは小さくなります。
タイプ
物体の膨張を計算するときは、温度の変化に応じて、物体のサイズが拡大または縮小する可能性があることを考慮する必要があります。
一部のオブジェクトは、サイズを変更するために温度を大幅に変更する必要がないため、計算によって返される値は平均値である可能性があります。
他のプロセスと同様に、熱膨張はいくつかのタイプに分類され、各現象を個別に説明します。固体の場合、熱膨張のタイプは線膨張、体積膨張、表面膨張です。
線形拡張
線形拡張では単一のバリエーションが優勢です。この場合、変更されるのはオブジェクトの高さまたは幅だけです。
このタイプの膨張を計算する簡単な方法は、温度変化前の大きさの値を温度変化後の大きさの値と比較することです。
容積拡張
体積膨張の場合、それを計算する方法は、温度変化前の流体の体積と温度変化後の流体の体積を比較することです。計算式は次のとおりです。
表面または領域の膨張
表面の膨張の場合、1°Cでの温度の変化により、身体または物体の面積の増加が観察されます。
この拡張は、ソリッドに対して機能します。線形係数もある場合、オブジェクトのサイズが2倍大きくなることがわかります。計算式は次のとおりです。
A f = A 0
この表現では：
γ=面積膨張係数
A 0 =初期面積
A f =最終面積
T 0 =初期温度。
T f =最終温度
エリア拡張と線形拡張の違いは、最初の拡張ではオブジェクトの領域の増加の変化が見られ、2番目の拡張では単一の単位測定（長さや物理オブジェクトの幅）。
例
最初の演習（線形拡張）
鋼鉄製の列車の軌道を構成するレールの長さは、1500 mです。気温が24°Cから45°Cになったとき、経度はどうなりますか？
解決
データ：
Lο（初期の長さ）= 1500 m
L f（最終的な長さ）=？
Tο（初期温度）= 24°C
T f（最終温度）= 45°C
α（鋼に対応する線膨張係数）= 11 x 10 -6 °C -1
データは次の式で置き換えられます。
ただし、このデータを方程式に含めるには、まず温度差の値を知る必要があります。この差を実現するには、最高温度を最低温度から差し引く必要があります。
Δt= 45°C-24°C = 21°C
この情報がわかったら、前の式を使用できます。
Lf = 1500 m（1 + 21°C. 11 x 10 -6 °C -1）
Lf = 1500 m（1 + 2.31 x 10 -4）
Lf = 1500 m（1,000231）
Lf = 1500.3465 m
2番目のエクササイズ（表面的な拡張）
高校では、温度が21°Cの場合、ガラス店の面積は1.4 m ^ 2です。温度が35°Cに上昇すると、最終的な面積はどうなりますか？
解決
Af = A0
Af = 1.4 m 2 204.4 x 10 -6 ]
Af = 1.4 m 2。1,0002044
Af = 1.40028616 m 2
なぜ拡張が起こるのですか？
すべての物質がさまざまな亜原子粒子で構成されていることは誰もが知っています。温度を変化させることにより、温度を上げたり下げたりすることにより、これらの原子はオブジェクトの形状を変更できる運動プロセスを開始します。
温度が上昇すると、運動エネルギーの増加により分子が急激に動き始め、物体の形状や体積が増加します。
負の温度の場合、反対のことが起こります。この場合、物体の体積は低温のために収縮する傾向があります。
参考文献
- 線形、表面的、および容積拡張-演習。Fisimatから2018年5月8日に解決された解決済み：fisimat.com.mx
- 表在性拡張-解決された演習。2018年5月8日にFisimatから取得：fisimat.com.mx
- 熱膨張。2018年5月8日、EncyclopædiaBritannicaから取得：britannica.com
- 熱膨張。2018年5月8日、Hyper Physics Conceptsから取得：hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- 熱膨張。2018年5月8日、Lumen Learningから取得：courses.lumenlearning.com
- 熱膨張。2018年5月8日、Physics Hypertextbookから取得：physics.info
- 熱膨張。 2018年5月8日にウィキペディアから取得：en.wikipedia.org。