熱膨張係数とは？
ねつぼうちょうけいすう
熱膨張係数とは、物質が温度変化1度あたりにどれだけ膨張・収縮するかを表す物理量で、材料設計において重要な指標です。
熱膨張係数（ねつぼうちょうけいすう、英: coefficient of thermal expansion, CTE）とは、物質の温度が1ケルビン（または1℃）上昇したときに、その物質がどの割合で寸法や体積を変化させるかを示す物理定数です。単位は一般に「1/K」または「1/℃」で表されます。
熱膨張係数には主に以下の2種類があります。
- 線膨張係数: 長さの変化率を温度変化で割った値。固体材料でよく使われる
- 体積膨張係数: 体積の変化率を温度変化で割った値。液体・気体に多く用いられる
物質によって熱膨張係数は大きく異なります。一般的に金属は比較的大きな値を持ち、鉄は約12×10⁻⁶/℃、アルミニウムは約23×10⁻⁶/℃程度です。一方、ガラスや石英は小さく、特に膨張係数を極めて小さくした低膨張ガラス（ゼロデュアなど）は精密光学機器に使われます。
工学的には、異なる材料を組み合わせる接合部や、温度変化が大きい環境で使用する構造物の設計において、熱膨張係数の違いによる熱応力・ひび割れ・剥離を考慮することが不可欠です。鉄道レールのつなぎ目に隙間を設けるのも、熱膨張を吸収するための措置です。また、半導体の実装や精密機械、宇宙機器設計でも重要な設計パラメータとなっています。
使い方・例文
コンクリート製の橋にも熱膨張係数の考慮が必要で、夏と冬の温度差による伸縮を吸収するために「伸縮継手（エキスパンションジョイント）」が設置されています。
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