熱膨張計算

拘束されていない固体が、ある温度範囲でどれだけ寸法を変えるかを見積もります。長さ・面積・体積のいずれかを選び、材料に合った線膨張係数を入力してください。メートル、センチメートル、ミリメートル、フィート、インチを同じ計算で扱い、温度は摂氏・華氏・ケルビンで入力できます。

使い方

1. 初めの値が長さ・面積・体積のどれかを選びます。
2. 選んだ寸法の単位でその値を入力します。
3. 線膨張係数を100万分の1単位(×10⁻⁶ /K)で入力します。
4. 初めと終わりの温度を同じ単位で入力し、変化量と変化後の値を確認します。

計算式

ΔL = L0αΔT、ΔA ≈ A0(2α)ΔT、ΔV ≈ V0(3α)ΔT

等方性固体では、1次近似の面積と体積の膨張係数は、線膨張係数のおよそ2倍と3倍です。入力値の12は12 × 10⁻⁶ /Kを意味します。華氏の温度差には5/9をかけます。摂氏とケルビンの温度差は大きさが同じです。

計算例

α = 12 × 10⁻⁶/Kの2mの部材が20°Cから120°Cに温まると、長さは2 × 12 × 10⁻⁶ × 100 = 0.0024m、つまり2.4mm変化します。予測される変化後の長さは2.0024mです。この数値は特定の合金ではなく、入力した係数に基づいています。