線膨張（線熱膨張）とは？
ほとんどの固体は、温まると膨張し、冷えると収縮します。線膨張とは、棒・レール・配管・梁といった「長さ方向」が主となる物体の長さが、温度によってどのように変わるかを表すものです。この計算ツールでは、物理の基本式 $$\Delta L = \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T$$ を使って、長さの変化（\(\Delta L\)）と変化後の最終的な長さを求めます。世界共通の物理法則にもとづくため、どの国・地域でもそのまま利用できます。
使い方
次の4つの値を入力します。線膨張係数 \(\alpha\)（材料ごとに決まる物性値、単位は \(1/°C\)）、元の長さ \(L_0\)（メートル）、初期温度 \(T_1\)、最終温度 \(T_2\)（いずれも °C）です。ツールはまず温度差 \(\Delta T = T_2 - T_1\) を求め、これに \(\alpha\) と \(L_0\) を掛けて長さの変化 \(\Delta L\) を算出し、それを \(L_0\) に加えて最終的な長さを表示します。代表的な \(\alpha\) の値は、鋼 \(\approx 12\times10^{-6}\)、アルミニウム \(\approx 23\times10^{-6}\)、銅 \(\approx 17\times10^{-6}\)、ガラス \(\approx 9\times10^{-6}\)（いずれも \(1/°C\)）です。
計算式の解説
$$\Delta L = \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T$$ ここで \(\alpha\)（アルファ）は、温度が1度上がるごとに単位長さあたりどれだけ伸びるかを表します。膨張量は元の長さに比例するため、同じ温度変化でも、長い物体ほど大きく伸びます。\(\Delta T\) が負（冷却）の場合は \(\Delta L\) も負となり、物体が収縮することを意味します。
計算例
長さ 1 m のアルミニウム棒（\(\alpha = 23.1\times10^{-6}\ /°C\)）を 20 °C から 100 °C まで加熱したとします。\(\Delta T = 80\ °C\) なので、$$\Delta L = 0.0000231 \times 1 \times 80 = 0.001848\ \text{m} \approx 1.85\ \text{mm}$$ となります。最終的な長さは 1.001848 m です。
よくある質問
長さの単位は何でも良いですか？ \(\Delta L\) は、\(L_0\) に入力した単位と同じ単位で出力されます。\(L_0\) をメートルで入力すれば、\(\Delta L\) もメートルで求められます。
°F やケルビン（K）でも使えますか？ 温度差 1 K は 1 °C と等しいため、ケルビンならそのまま使えます。一方、華氏（°F）を使う場合は、1 °F の変化は 1 °C より小さいため、°F あたりで表した \(\alpha\) を使う必要があります。
面積や体積の膨張はどうなりますか？ このツールは長さ（一次元）専用です。等方性の材料では、面積膨張は約 \(2\alpha\)、体積膨張は約 \(3\alpha\) を用います。
