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暖めると金属も体積が増えると聞きました
Umadaの回答
- Umada
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温度をあげると振動が激しくなるのはみなさんのおっしゃる通りです。 以下は、話が複雑になるのでZincerさんsiegmundさんは省略されたのだと思いますが、ちょっと補足させて下さい。 振動が激しくなっても伸び側の振れ幅と縮み側の振れ幅が同じなら、全体としては熱膨張はおこりません。(原子間の平均距離は変わりませんので) さてsiegmundさんが描いて下さったように固体は格子構造を作っています。それらはちょうどバネで結合されたようなイメージを想像して頂ければ結構です。ちょうど下の図のような感じですね。バネで結合されていますからビヨンビヨンと微妙に振動しています。 原子 原子 ○---／＼／＼／＼---○ ところでこの「バネ」は普通のバネと少し違って、「縮める時のほうが伸ばす時より力がいる」という変なバネだと思って下さい。 このバネで繋がれた振動の様子を絵にしてみますと(等幅フォントでごらんください) 原子1 原子2 ○－－－－○ ＝＋＝＝ 振動があまり激しくないとき ＝＝＋＝＝＝＝＝ 振動が激しいとき ○ 原子 ＝ 振動の通過領域 ＋ 伸びも縮みもないときの、原子2の位置 てな感じになります。 そうすると振動が激しい場合の原子2の位置は、振動が激しくない場合に比べて全体として右に寄ります。すなわち原子間の平均距離が少しだけ長くなるわけです。これはすなわち、体積膨張に他なりません。 従いまして、温度をあげる→振動が激しくなる→「変なバネ」のために、原子間の距離が少し長くなる→体積が増える、というのがお答えになるかと思います。 本題とは外れますが活字合金は6697さんのおっしゃる通り、冷えて固まる時に体積が増えます。このため活字を鋳造する時に鋳型のすみずみ(細い線や角部)まで材料が行き渡り、精緻な活字を作ることができるのです。
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