熱膨張について

質問

熱膨張を力で強引に押さえ込むことは可能ですか？

例えば熱膨張率の大きな金属をほとんど熱膨張しない強度の高い素材でコーティングした状態で加熱すれば変形は起こらないのでしょうか？

回答No.2

Hypnomatic · ベストアンサー

＞では、体積増加分の圧力がコーティングの耐久力を超えない程度の加熱であれば変形は起こらず。圧力は再び熱エネルギーとして大気中に発散されると考えてもよいでしょうか？

その通りです。ただし条件次第ではそうでないこともあります。

熱力学の分野では系の概念にそって考えます。系とは対象としている物質（今回はコーティングした物体）のことです。

系には、物質およびエネルギー（仕事、熱）が自由に出入りできる開放系、エネルギーのみが自由に出入りできる閉鎖系、物質およびエネルギーが出入りすることのできない孤立系の３つがあります。

閉鎖系で考えた場合、体積が一定の下、加えた熱エネルギーは圧力に変換され、加熱を中止した時に再びエネルギーとして物質の外に放出されます。
孤立系で考えた場合、エネルギー保存の法則により、体積一定の下では、圧力とエネルギーが平衡の状態が保たれ、消失はしません。

お礼

再度の補足回答ありがとうございます。
丁寧にご説明いただけたおかげで、理解に近づけたと思います。

回答No.1

Hypnomatic

熱を加えると膨張するというのは圧力が一定という条件の場合です。

もしも、コーティング等の外力を加えて体積を一定にした場合、体積増加分のエネルギーは圧力に換算されます。
熱を加え続けた場合、いずれはコーティングの耐久力よりも圧力が大きくなり膨張（体積が増加）します。

お礼

ありがとうございます。
では、体積増加分の圧力がコーティングの耐久力を超えない程度の加熱であれば変形は起こらず。圧力は再び熱エネルギーとして大気中に発散されると考えてもよいでしょうか？
重ねて質問してしまって申し訳ありませんが、補足回答いただけるとありがたいです。