固体の膨張率・液体の膨張率とは?

固体の膨張率

ふつうの物質は、温度が高くなると体積が増えます。
このことを膨張といいます。




それでは、膨張のしかたは、物質によってどのように違うのでしょうか。

中空のパイプの一端を固定し、他のはしがのび縮みしたときに
そののび方が拡大されるような装置をつくります。

一端の固定されている側からゴム管により水蒸気を送り
パイプを加熟するようにします。

水蒸気は、フラスコの水を加熟することによってつくることができます。
管の他のはしにあけた穴から、水蒸気が逃げるようにしておきます。

銅・アルミニウム・鉄・ガラス・黄銅などのパイプを用いて
この実験な行ってみましょう。

水蒸気で熱せられたパイプの膨張する割合が
物質によって違うことがわります。

パイプの長さ、太さ(直径)、パイプの厚み
パイプを通る水蒸気の温度などの条件を
実験する物質全部についてほぼ等しくて
実験結果をくらべることが大切です。

注意して、何度も実験してみると
膨張する割合は物質の種類によって違うが同じ種類の物質では
だいたい等しいことがわかります。

この場合、パイプの太さも膨張により変化しますが
長さの変化にたいして、非常に少ない変化ですので
太さの変化は考えなくてもよいのです。

このように長さの膨張だけを問題にするとき
線膨張という言葉を使います。

正確には、温度が1℃上がるときにのびる長さの
もとの長さにたいする割合で膨張の程度をあらわします。
これを線膨張率といいます。

線膨張率は物質により特有の値
すなわち、物質の特性をあらわす数値です。

線膨張率をはかれば、その物質が何であるかを
ある程度推定することができるのです。



液体の膨張率

図のような容器に水を満たし、液の温度が測定できるように温度計を入れます。
この装置を水槽の中に入れ、水槽の中に60℃ぐらいの湯を入れます。

温度が5℃上がるごとに、ガラス管の液面が上がった高さを測定し
温度と液面の高さとの関係をグラフにします。

水のかわりに、エチルアルコールを入れて
水と同じ方法で実験し、液面が上がった高さと
アルコールの温度とり関係をグフフに書きます。

グラフを見てわかるように、水とエチルアルコールとでは
膨張のしかたが、違っていることがわかります。

液体も固体と同じように温度が高くなると膨張しますが
この場合は体積が膨張します。

体積が膨張する割合を体膨張率といいます。

体膨張率は、物質の種類によって違い
液体の体膨張率は、液体によって一定の値をとります。







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