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)】
鉄 11.7
アルミニウム 23.8
金 14.2
銀 18.9
銅 16.8
亜鉛 33
クロム 8.2
すず 20
鉛 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11.7μm(0.0117mm)伸び、10℃上昇すれば117μm(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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