고리의 열팽창

가운데 구멍이 뚫린 금속 원판을 철이 1 % 팽창할 때까지 가열하였다. 구멍의 직경은?

 

(a) 증가할 것이다.

(b) 감소할 것이다.

(c) 변함없다

 

 

 

정답 : a

 

구멍은 아무 것도 없는 것이지만 비실체 역시 팽창한다. 어떠한 방법으로도 팽창을 피할 수 없다. 고리의 모든 부분은 비례적으로 팽창한다. 고리의 사진을 찍어 그것을 1퍼센트 확대한다고 가정하자. 사진의 모든 부분은 확대되며 구멍 또한 그러하다.

 

또는 둥근 고리를 펴서 막대 모양으로 만든다고 하자. 그것이 가열되었을 때 막대는 더 두꺼워지고 길어진다. 그런 다음 그것을 다시 둥근 고리 모양으로 휘었을 대 두께뿐만 아니라 내부 원주도 더 길어졌다는 것을 알 게 된다.

정사각형 금속판 안에 있는 정사각형의 구멍을 고려한다면 구멍이 더 크게 된다는 것은 쉽게 이해된다. 그림에서처럼 그것을 여러 개의 작은 정사각형으로 세분하고, 가열하여 팽창시킨 후에 다시 원래대로 맞추면 금속이 팽창한 만큼 원래 바퀴보다 조금 작은 쇠테를 단순히 가열하는 방법을 사용하곤 했다. 가열로 팽창되었을 때 쇠테는 목재 바퀴에 쉽게 미끄러지듯 씌워진다. 다시 냉각 되었을 때 아무런 조임쇠도 필요치 않은 깔끔한 접합이 이루어진다.

금속의 병뚜껑이 잘 열리지 않을 때는 뜨거운 물에 뚜껑을 가열하면 된다. 뚜껑과 내부 원주 그리고 모든 부분이 팽창되므로 쉽게 열린다.