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科学の雑学Q&A 物理学・天文学・気象学

温度が上がる(高くなる)と膨張するのはなぜ?|疑問を2分で!

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今回は『熱の雑学』として、

温度が上がる(高くなる)と膨張するのはなぜ?

という疑問に、”わかりやすく・簡単に” 答えていきます。

温度が上がる(高くなる)と膨張するのはなぜ?

 

温度が上がる(高くなる)と膨張するのはなぜ?

 

さっそく『温度が上がる(高くなる)と膨張するのはなぜ?』の答えから!

 

温度が上がる・高くなると膨張する理由」は、ずばり

 分子の動きが活発になって、分子のあいだに働く引力を振り切ることができるから

で、「気体の場合」には

温度が1度上昇すると1/273のだけ膨張(シャルルの法則)

します。

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まず「温度」というのは

分子がどれだけ運動しているか(どれだけ活発に動き回っているか)

という

運動エネルギーの尺度

です(より正確には力学エネルギーの統計値に相当)。

 

つまり、

分子がまったく動いていないときが【絶対零度】で最低気温(−273.15 ℃)

となり、そこから

分子が動き回るにつれて温度も上がっていく

ことになります。

 

すなわち、

温度 ≒ 運動エネルギー

なので、

 温度が上がる(高くなる)

⇒ 分子がより活発に運動するようになる

⇒ より広範囲に分子が拡散する

⇒ 分子の体積が増える

⇒ 膨張する

というわけですね。

 

ただし、

どれだけ分子が膨張するか(膨張率)

 すべて一緒なわけではない

点には注意してください。

 

分子の種類によって

つながり方が違う(分子間の引力が違う)

ため、

引力が大きいほど膨張率は低く

なります(お互いに強く引っ張っているほど、なかなか離れようとしない)。

 

一般に「膨張率」は

気体 > 液体 > 固体

の順になっていて、例えば「固体」の場合には

 イオン結合

 共有結合

 金属結合

など

強い引力が働く

ため、

温度を上げても膨張する割合はごくわずか

です。

 

また膨張率は分子構造やポテンシャルエネルギーの性質によっても変わってきますが、一般手常識としてわざわざ覚える必要はないでしょう。

 

覚えるべきポイントは

【温度が上がる】と【分子が活発に動き回る】から【体積が大きく】なって【膨張】する!

です!

 

以上、『温度が上がる(高くなる)と膨張するのはなぜ?』について簡単にまとめました。

お読みいただきありがとうございました<(_ _)>

 

『温度が上がる(高くなる)と膨張するのはなぜ?』まとめ

 温度が上がる・高くなると膨張する理由 ⇒  分子の動きが活発になり分子間の引力を振り切って体積が増えることで膨張する

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