열팽창

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열팽창(熱膨脹)이란 물질이 열을 받았을 때 그 부피가 커지는 현상을 말한다. 이유는 물질을 이루는 입자들이 열을 받음으로 인해 운동에너지가 커져 입자 운동이 활발해지기 때문이다. 금속의 경우 열팽창 될 때 변형되는 길이(Δl)는 변한 온도(ΔT), 섭씨 0도에서의 원래 금속 길이(l)와 1차비례하며 계수는 α로 표시한다. 식은 다음과 같다. Δl=lα*ΔT 부피도 마찬가지로 위의 식에서 길이 l 대신 부피 V를, 계수 α 대신 β를 넣어서 표시하면 된다. 즉, ΔV=Vβ*ΔT 이다.

β=3α라는 근사가 있다. 정육면체로 상황을 단순화하면, 팽창한 부피 V' = V+ΔV = (1+β*ΔT)V이며, V'= (L'_x)(L'_y)(L'_z) = (1+α*ΔT)^3(L_x)(L_y)(L_z) = (1+α*ΔT)^3 * (L_x) * V 이다. 따라서 (1+β*ΔT)=(1+α*ΔT)^3 이며, α가 매우 작은 값이므로 α^n (n이 2이상일 때) 를 0으로 처리하여 (1+β*ΔT)=(1 + 3α*ΔT) 즉 β=3α이다.

읽을거리[원본 편집]