物体の体積が温度の上昇に伴って増加する現象。圧力一定のもとでの物体の熱膨張比率を温度変化に対する割合として表したものを熱膨張率という。これは一般に温度および圧力によって変化する。熱膨張比率を体積変化比率で表したものを体膨張率といい、次式で定義される。
ただし、Vはその物体の体積であり、Tは温度である。0℃における体積をV0として
とする場合もある。Vのかわりに物体の密度ρを使うと
とも書ける。固体においては、物体の長さLの温度変化を表す線膨張率
を用いることもある。等方性物質ではβ≈3αの関係がある。液体は固体に比べて約1桁(けた)大きい熱膨張率(絶対温度1K当り10-4くらい)をもっており、水銀やアルコールは温度計に利用されている。気体の熱膨張はさらに大きく、理想気体の体膨張率は、温度、圧力、および気体の種類によらずに、水の氷点の絶対温度の逆数に等しく、β=1/273.15(K-1)である。液体が容器に入れられている場合、その容器に相対的に示す熱膨張は見かけの膨張であり、温度変化dTに対する見かけの体積膨張をdVとしたときε=(1/V)dV/dTを見かけの膨張率といい、ε=β1-β2である。ただしβ1およびβ2はそれぞれ液体および容器材料の体膨張率である。
[平野賢一・飯島嘉明]
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一般に,物体は一定の圧力pのもとで温度を高めると膨張する.この現象を熱膨張という.物体の体積V,また固体であれば2点間の距離lの膨張は温度Tの関数として与えられる.熱膨張の割合を定める量として,
体膨張率 V0-1 (∂V/∂T)p,
線膨張率 l0-1 (∂l/∂T)p
が定義される.ここで,V0,l0 はそれぞれ0 ℃ における体積,長さを,( )p は圧力一定のもとでの微分を示す.
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…熱伝導も,また,フォノンを介しての熱エネルギーの流れである。フォノンが関与する他の熱的な現象としては,熱膨張がある。温度が上昇して振動の振幅が大きくなると,原子間の相互作用ポテンシャルに変位の三次以上の項(非調和項)がきき始め,振動数は固体の膨張により少し小さくなる。…
※「熱膨張」について言及している用語解説の一部を掲載しています。
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