金属球と輪の実験

• 金属を加熱した際の体積変化（熱膨張）を視覚的に確認するための基礎的な実験。
• 常温で輪を通過する金属球が、加熱によって膨張し通過できなくなる現象を観察する。
• 物質が熱によって膨張・収縮する性質や、金属の種類による膨張率の違いを理解することを目的とする。

解説

金属を加熱すると、内部の原子の熱運動が激しくなり、原子間の平均距離が増大します。これがマクロな視点では体積の増加（熱膨張）として現れます。本実験において、加熱された金属球が輪を通らなくなるのは、この熱膨張によるものです。逆に、加熱した球を冷却すると原子の運動が収束し、体積が減少（収縮）するため、再び輪を通過できるようになります。

金属の種類によって、この膨張のしやすさ（熱膨張率）は異なります。一般にアルミニウム＞銅＞鉄の順で膨張率が大きく、同じ温度上昇でも体積の変化量に差が生じます。この性質の差を工学的に応用したものが「バイメタル」です。