一般小学生
まとめ
【定義】
金属を加熱した際に、その長さや体積が増加する現象である。熱による原子の熱運動の激化に伴い、原子間の平均距離が大きくなることに起因する。
まとめ
金属は熱せられると膨張し、冷やされると収縮する。膨張の割合は金属の種類ごとに異なり、この性質の差を利用してバイメタルが作られる。バイメタルは温度変化に応じて回路を制御するサーモスタットとして、電気コタツなどの家電製品に応用されている。
解説
金属を加熱すると体積が増大するため、常温で輪を通っていた金属球が、加熱後には通らなくなる。これは固体内の原子が熱エネルギーを得て振動を強め、互いの間隔を広げるためである。膨張の割合は金属によって固有の値を持ち、例えばアルミニウム、銅、鉄の順で大きく膨張する。この膨張率が異なる二種類の金属を貼り合わせたものを「バイメタル」と呼ぶ。バイメタルを加熱すると、膨張率の大きい金属がより長く伸びようとするため、膨張率の小さい方の金属側へと曲がる。この仕組みは、温度の変化を物理的な動きに変えることができるため、電気コタツの回路において接点を離して電流を遮断するサーモスタットとして機能し、自動的な温度制御を実現している。
小学生のみなさんへ
金属は、あたためると少しだけ大きくなり、ひやすと少しだけ小さくなるという性質があります。これを「ぼう張（ぼうちょう）」といいます。金属の種類によって大きくなる割合がちがうため、2種類の金属をはり合わせた「バイメタル」という板を作ると、あたたまったときに決まった方向へ曲がります。この仕組みは、電気コタツが熱くなりすぎないように電気を止めたり、温度を調節したりするために使われています。
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