金属は熱で膨張しますか？

金属は加熱すると膨張します。長さ、表面積、体積は温度とともに増加します。これを科学用語で熱膨張と言います。

ほとんどの金属は熱膨張と熱収縮の特性を持っています。アンチモン、ビスマス、ガリウムなどの金属には、熱収縮と冷膨張という現象があります。

熱膨張と冷収縮は物体の基本的な性質です。物体（金属を含む）は加熱すると膨張し、冷えると収縮します。 （物質によっては、特殊な温度範囲で冷膨張や熱収縮を起こすものがあります。金属に限らず、0℃～4℃の水はこんな感じです。これが水が凍ると浮く理由です。）

気体、液体、固体を含め、すべての物質は分子（または原子）で構成されており、分子（または原子）の間には隙間があります。

（微小な粒子。分子または原子を含む。物体には分子で構成されるもの、原子で構成されるもの、金属は原子で構成されるものがある。）温度が上昇すると、つまり内部エネルギーが増加すると、物体の微粒子のランダムな運動が加速して微粒子間の間隔が広がり、温度が低下すると（内部エネルギーが減少）、

微粒子の不規則な運動は遅くなり、微粒子間の間隔は狭くなります。この現象は肉眼では見ることができません。マクロでは物体が大きくなったり小さくなったりしているように見えますが、実際には微視的な粒子の間隔が変化しています。そして、これは金属であるかどうかとは関係なく、すべての物質がこの規則に従います (0 ℃ ～ 4 ℃の水と、特定の温度のアンチモン、ビスマス、ガリウムなどの金属を除く)。

この現象の理由は、物質は微細な粒子から構成されており、その微細な粒子は化学結合によって結合されていると説明することもできます。それらの間の距離は結合長と呼ばれます。

通常の状況では、温度が上昇すると原子の運動エネルギーが増加し、振動振幅が増加するため、結合長は増加します。巨視的には体積の膨張として現れます。温度が低下すると、パフォーマンスは逆転します。

材料の基本的な特性である熱膨張と冷収縮は、私たちの生活において長所と短所を持っています。例えば、ガスボンベの鋼板は金属の熱膨張・収縮を利用してガスを強固に密着させます。

シリンダー

デメリットとしては、路面とレールを分割し、伸縮する隙間を空ける必要があることなどが挙げられます。継続的に加熱して変形させると「反り」が生じ、冷えると裂けてしまいます。

ほとんどの金属の熱膨張と熱収縮を最大限に利用できます（または特定の温度範囲のいくつかの金属は熱膨張と熱収縮、または熱収縮と冷膨張、0 Å ～ 4 Å の水は熱収縮と冷膨張）この特性を生かし、その利点を最大限に活かし、欠点を克服する方法を見つけて、私たちの人生に貢献します。