「熱膨張」はどの単元（分野）で学習しますか？

物理分野の「熱と温度」の単元で学習します。

「熱膨張」のテストや受験での重要度はどれくらいですか？

中学受験では「B」、高校入試では「B」、大学受験では「B」の重要度です。小中高の理科・物理の全段階で、熱の基本性質として扱われる。

熱膨張とは？中学受験・高校受験の頻出ポイントをわかりやすく解説

出典: Wikipedia

一般小学生

まとめ

熱膨張: 物質が熱を受け取って温度が上昇する際に、その体積が増加する現象

解説

熱膨張は、物質を構成する原子や分子の熱運動が激しくなることで発生します。温度が上がると粒子の振動が大きくなり、隣り合う粒子との間隔が広がるため、物質全体の体積が増加します。この変化の度合いは物質の状態によって大きく異なります。

状態	膨張のしやすさ	理由
気体	非常に大きい	粒子間の結合が弱く、自由に動けるため
液体	中程度	粒子がある程度自由に動けるため
固体	小さい	粒子が強い力で結びついているため

一般的に、固体よりも液体、液体よりも気体の方が熱膨張率は大きくなります。また、固体の中でも金属の種類によって膨張のしやすさ（線膨張率）が異なり、例えばアルミニウムは鉄や銅よりも熱膨張しやすい性質を持っています。

コラム

熱膨張の例外として重要なのが「水」の挙動です。多くの物質は液体から固体（凝固）になると体積が減少しますが、水は氷になるときに水素結合による隙間の多い結晶構造を作るため、体積が増加します。また、液体の熱膨張は温度計の原理として利用されており、丸底フラスコに細い管を取り付けて加熱すると、液面が上昇する様子を観察できます。

小学生のみなさんへ

物をあたためると、その体積が大きくなることを「熱膨張ねつぼうちょう」といいます。これは、物をつくっている目に見えない小さなつぶ（粒子りゅうし）が、熱をもらって激はげしく動きまわり、つぶどうしの間が広がるためにおこります。

たとえば、線路のつなぎ目にすき間があるのは、夏に太陽の熱でレールがのびて、線路がゆがんでしまうのを防ふせぐためです。また、びんのふたがかたくて開かないときに、お湯であたためると開けやすくなるのも、ふたが熱でわずかに大きくなる性質せいしつを利用しているからです。

物質ぶっしつ	冷やしたとき	あたためたとき
水	ふえる（氷になる）	ふえる
ろう	へる（固まる）	ふえる

ルラスタコラム

冬の寒い日に、電線がピンとはっているのを見たことはありませんか？夏は熱でのびて少したるんでいますが、冬は寒さでちぢむため、ピンとはるのです。季節によって電線の様子が変わるのも、熱膨張が関係しているんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】物質を加熱したときに体積が大きくなる現象を何というか

熱膨張

【応用】固体、液体、気体のうち、同じ温度だけ上昇させたときに最も体積の変化が大きいのはどれか

気体（気体は固体や液体に比べて粒子間の結びつきが弱いため、熱による体積変化が非常に大きくなります）

【実践】膨張率の大きい金属と小さい金属を貼り合わせた「バイメタル」を加熱すると、どちら側に曲がるか

膨張率の小さい金属の側（膨張率が大きい金属の方がより長く伸びようとするため、伸びにくい内側の金属を包み込むように曲がります）

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