中学受験理科「金属の温度と体積」鉄球を鉄輪に通らせるには

理科

ものの温度と体積に関する問題です。今回は金属の温度と体積について見ていきましょう。

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「金属の温度と体積」基本問題

:下の図のように、同じ金属でできた球と輪が、普通の温度では、球が輪をぎりぎり通らないようになっている。この球が輪を通るようにするにはどのようにすればよいか。次の中から適するものを一つ選び、記号で答えよ。

金属の温度と体積 問題

ア 球だけを氷水に入れて冷やす。
イ 球だけをガスバーナーで加熱する。
ウ 輪だけを氷水に入れて冷やす。
エ 輪だけをガスバーナーで加熱する。
オ 球と輪の両方を氷水に入れて冷やす。
カ 球と輪の両方をガスバーナーで加熱する。

【問題DL】金属の温度と体積

金属の温度と体積変化

金属も空気や水と同じように、あたためると膨張(ぼうちょう)して体積や長さが増し、冷やすと収縮(しゅうしゅく)して体積や長さが減ります

下の図のように、室温でぎりぎり鉄でできた輪を通る鉄球を熱してみると、鉄球が膨張し体積が増し、輪を通らなくなります。

金属の温度と体積1

また、鉄の輪も熱すると体積が増し、輪の大きさが大きくなります。はじめは輪を鉄球がぎりぎり通らない場合、鉄の輪を熱すると鉄球が通るようになります。

金属の温度と体積2

金属の温度による体積変化の例

金属が温度によって体積が変化する現象は、身近なところで観察できます。この身近な現象を記述で答えさせる問題も多く見られますので、説明できるようになっておきましょう。

  • 金属でできたふたが開かないとき、湯であたためると楽に開けることができる。
  • 鉄道のレールのつなぎ目には、熱でのびても線路が曲がらないようにすき間が開いている。
  • 電線は、電柱と電柱の間に、冷えて収縮し切れないようにたるみをもたせて張られている。

「金属の温度と体積」基本問題 解答


輪よりも球の方が大きいので、輪を熱して輪の穴を大きくするか、球を冷やして球を小さくするか、どちらかの方法で通すことができます。したがって答えは、になります。

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