材料の拡張：より深いダイブ
材料の膨張、熱膨張としても知られています 、温度の変化に応じて、物質の体積が変化する傾向です。 これが故障です：
基本：
* 熱と分子運動： 材料を加熱すると、分子の運動エネルギーが増加しています。これらの分子はより速く動き、より激しく振動します。この増加する振動により、彼らはより多くのスペースを占有し、拡張につながります。
* 拡張の種類： 材料は、3次元すべてで拡張できます。
* 線形膨張： 長さの変化（たとえば、金属棒が長くなる）。
* エリアの拡張： 表面積の変化（たとえば、金属シートが大きくなる）。
* ボリューム拡張： 体積の変化（たとえば、加熱時に膨張するバルーン）。
* 熱膨張係数： これは、特定の温度変化に対してどれだけ拡大するかを説明する材料の特性です。 材料が異なると係数が異なります。つまり、速度が異なります。
重要な考慮事項：
* 物質状態： 固体、液体、ガスはすべて温度が上昇すると膨張しますが、ガスは液体よりもはるかに大きく膨張し、液体は固体よりも膨張します。
* 位相の変化： 位相の変化（たとえば、水に溶け込む）中に、熱膨張と同じルールに従うわけではない大幅な体積の変化があります。
* アプリケーション： 多くのエンジニアリングおよび建設プロジェクトでは、熱拡大を理解することが重要です。例えば：
* 橋と建物： 伸縮継手は、温度変動による長さの変化に対応するために使用されます。
* 温度計： 水銀のような液体の膨張は、従来の温度計の基礎です。
* bimetallicストリップ： サーモスタットやその他のデバイスで使用されます。ここでは、2つの金属間の膨張速度の違いが曲げアクションを作成します。
基本を超えて：
* 異方性拡大： 一部の材料は、異なる方向に異なって拡張されています。 たとえば、木材は穀物に沿って幅広く拡大します。
* 熱応力： 拡張が制約されている場合、材料を損傷する可能性のある内部応力につながる可能性があります。これが、橋が伸縮継手で設計されている理由です。
* 負の熱膨張： 4°C未満の水などの一部の材料は、実際に加熱すると収縮します。
要約：
熱膨張は、温度変化に応じて材料の挙動に影響を与える基本的な現象です。この現象を理解することは、さまざまな温度で確実に機能する構造、デバイス、システムを設計するために重要です。
