測定室の温度管理(2/4)

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体積膨張率

体積膨張率は、物体の体積Vを用いて以下の数式で表されます。

体積膨張率を求める式

これを物体の長さLで表現すると、以下のように表されます。

体積を求める式

このことより、

体積膨張率を求める式

となり、体積膨張率βは線膨張率αの3倍に等しいことがわかります。

物体ごとに熱膨張係数

熱膨張係数の基本的な概論は上記のような数式で表現されます。こちらでは、代表的な材料の熱膨張係数についてご紹介します。

材料名 膨張率 【10-6/K(m)】
11.7
アルミニウム 23.8
14.2
18.9
16.8
亜鉛 33
クロム 8.2
すず 20
29.1
ニッケル 12.8
SUS304 17.3
SUS430 10.4
はんだ 25
ポリエステル 100
ポリエチレン 180
ポリ塩化ビニル 80
ポリスチレン 80
ポリカーボネート 70
ゴム 110
ポリイミド 54
エポキシ 62
炭素繊維 0
ガラス 9
炭素鋼 10.8
セラミック(炭化ケイ素) 4.4
シリコン(ケイ素) 2.6

熱膨張係数は、1mあたり1℃上昇すると何μm伸びるかを表す数値です。たとえば1mの鉄が1℃上昇すれば1μm(0.0117mm)伸び、10℃上昇すれば10μm(0.117mm)も伸びるということ。たった10℃の変化で0.1mmもの誤差が発生するのです。これは測定をするうえでは大きな問題です。

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