寸法安定性と線膨張率

質問

色々調べましたが、わからなかったので質問します。
ある２つの物質（AとB)の温度変化における膨張について調べています。
Ａは、線膨張率の数値が示されています。
（3.5ｃｍ／ｃｍ℃）
Ｂは、寸法安定性の数値が示されています。
（70℃×48hr　100×100×40ｔ　巾：-0.03％　厚：0.06％）　　　
それぞれ違う表現ですが、どちらが膨張しやすか？ということを
この２つから読み取る方法や、計算の仕方はあるんでしょうか？
そのためには、あと何の数値等が必要でしょうか？
また、線膨張率の検証法及び計算法はわかりましたが、
寸法安定性の検証法と計算法が、よくわかりません。
わかる方がいらっしゃいましたら、回答お願いします。

回答No.1

ikkyu3 · ベストアンサー

はじめに、残念ですが、寸法安定性の検証法と計算法は、端的な回答には、なりませんでした。
線膨張率は、物理定数ですので直線性が保たれる範囲ではありますが、一義的です。計算の仕方もお分かりとのことですね。
御質問の記載のように、比例定数ですね。これは、時間や回数にも関係なく、常に温度を同じにすれば、同じ寸法になることをも、示しています。
これに対し、寸法安定性のほうは、限りなく工学・工業の分野に近い物性物理の用語で、一義的には、定まっていません。
あえて、定義をすれば、「与えられた条件で、ある外的作用に対して、寸法が安定する性質」（この部分は、私が勝手に作りました。一般的に認められているわけでは、ありません）とでもなりましょうか。
ここでの外的作用とは、応力であったり、熱であったり、放射線であったり、または、機械加工、熱処理、表面処理その他工業的な処理であったり、また、環境であったりします。従って、この外的作用は、その物質の研究者や技術者が、そのときの対象に与えた条件になります。また、このときの寸法変化は、直線的でないことも、ありえます。つまり、元の環境に戻しても元に戻らないこともありえます。
ご質問の記載からだけの推定では、7０℃Ｘ４８ｈｒと有りますから、高温で長時間放置後、その温度または常温に戻したときの寸法の変化または永久変化だと思います。
それで、これは、まったく違う視点でのデータですので、これでは、比較できません。
そこで、ご質問の物質Ｂの場合ですが、出所資料には、一つまたは、それ以上の外的作用でのデータがあるべきです。その中に膨張係数のデータが有った時には、当然ですが、解決できますね。無いときは、できれば、必要があれば、実務でしたら、物質Ｂの製造者にお願いしますし、実験室でしたら、条件を与えて、測定します。
なお、回答者は、どちらかと言えば研究者ではなく、技術者です。

お礼

遅くなり、申し訳ございません。
やはり、そうでしたか。
ある物の芯材に利用する候補が2つあって、
それぞれ、質問のような条件しか与えられていない為、
比較するのに苦労してるんです。（実は今でも）
芯材を変え、同じ条件で物をつくり、性能検査を一体ずつ製作し、
実験したのですが、その結果を裏付ける証拠が欲しかったのですが・・・。

回答No.2

Zincer

ikkyu3さんとほとんど内容は同じになりますが、
「線膨張率」とは、温度による１軸方向への膨張をある単位長さで正規化したものですね。
つまり、１ｃｍの長さの【物質Ａ】を温度１℃上昇させると３.５ｃｍ伸びる。つまり４.５ｃｍになるということです。（おそらく記入ミスと思いますがとても信じられる値ではありません。）しかし、これはあくまでも熱で膨張しただけであって、もとの温度に戻してやれば元のサイズに戻るはずです。
一方【物質Ｂ】についての寸法安定性については、
100×100×40ｔ（ｍｍ）のサイズのものを７０℃で４８時間放置しておくと、幅方向については０．０３［0.03％］（ｍｍ）縮み、厚さ方向には０．０２４［0.06％］（ｍｍ）厚くなったと、読み取れます。
（これは材料を加工したときの残留応力が緩和されたためであると思われますのでサイズの変化は戻りませんし、温度や時間によっても変化する可能性もあります。）
以上のように上の２つは直接比較できるものでもありませんし、その他の物理定数を用いて換算できるものでもありません。
御参考までに

お礼

遅くなり申し訳ございません。
ご指摘のとおり、記入ミスです。3.5cmではなく、mmです。
でも、内容は理解できました。
やはり、その2つでは比較できないのですね。