ForHosting KIT · 科学

体積膨張計算機

体膨張係数が1ケルビンあたり0.000207のエタノール1リットルを50 K温めると、0.01035 L増えて1.01035 Lになります。元の体積、体膨張係数、温度変化を入力すると、変化量と最終の体積が分かります。ブラウザで無料で使えます。

  • 無料
  • ブラウザで動作
  • 登録不要
  • データは端末の外に出ません
ご利用方法 ウェブAPIメールTelegramアプリ 近日
入力した場合
元の体積
1
体積膨張係数
0.000207
温度変化
50
結果
体積変化
0.01035
最終体積
1.01035
精度
10

この体積膨張計算機は、元の体積、体積熱膨張係数、温度の上昇または下降が分かれば、物質の温度が変化したときに体積がどれだけ変わるかを求めます。定義となる関係式は閉形式ΔV = V0×β×ΔTで、初等熱力学、材料の宿題、一次的な工学的膨張確認で使われる標準的な線形化モデルです。体積が立方メートル(またはリットル、あるいは任意の一貫した単位)、βが1/ケルビン(あるいは1/セ氏度、数値的な間隔は同じ)で与えられる場合、ΔVはV0と同じ体積単位で報告されます。元の体積0は有効で膨張0を返します。負の元の体積はこのモデルでは物理的な意味を持たないため拒否されます。βは自分で指定します。 たとえば水銀ではおよそ2.1×10^-4/ケルビン、エタノールではおよそ2.07×10^-4/ケルビンです。エンジンは完全に決定的な算術です:通信もサンプリングも日付依存の近道もありません。宿題や実験の準備、設計確認にはブラウザで無料でお使いいただけます。

体積膨張の意味と計算結果の内容

物質がほぼ一定の圧力のもとで加熱または冷却されると、通常その全体の体積は変化します。相対的な温度変化が小さい場合、一次モデルはΔTに対して線形です:体積の分数変化は、体積膨張係数β×温度変化に等しくなります。書き下すと、ΔV = V0×β×ΔTで、最終的な体積はV = V0+ΔV、同じことですがV0×(1+β×ΔT)です。

V0は基準温度での元の体積、βは通常1/ケルビンまたは1/セ氏度で表される示強性の材料特性、ΔTは同じスケールでの温度区間(セ氏1度の区間は1ケルビンに等しい)です。βが正のとき正のΔTは膨張を、βが正のとき負のΔTは収縮を意味します。

これは線形膨張や面積膨張(それらはαや2αクラスの係数を使います)とは異なり、潜熱の項を含まない、純粋に幾何学的な体積応答であり、相変化エネルギーの問題ではありません。βとΔTが有限であれば、V0の0は有効でΔV0を返します。線形膨張、潜熱、体積系間の単位変換が必要な場合は専用のツールをお使いください。

体積変化の計算が学習・設計・ソフトウェアで果たす役割

学生は、教科書が液体と固体の熱膨張を紹介するとき、実験が既知の温度上昇の後に満杯のタンクがどれだけあふれるかを尋ねるとき、あるいはコンテストの問題が体積、表になったβ、ΔTを与えて多段階の有限要素モデルなしで体積変化を求めさせるときにΔV = V0 β ΔTに出会います。

教師は、単位を黙って切り替えたり体積係数βを線形係数αと混同したりする不透明な電卓アプリを信用せずに、控えめなV0、β、ΔTの値の解答例を事前に生成できます。

開発者は、熱シミュレーター向けの決定的なテストベクトルを生成したり、プロセスのスケッチの前にユーザー入力の膨張負荷を正規化したり、いい加減な見積もりではなく再現性のあるΔVを要求するプログラミング課題を満たしたりするために、同じ契約をスクリプトから呼び出します。

プロセスやプロダクトの一次的な確認は、安全率、自由表面の効果、拘束された物体の応力モデルが適用される前に、全体の体積、既知の係数、温度変動だけが分かっている場合にこの公式を使います。

宿題と実験の確認

ワークシートや熱の実験を採点する前に、元の体積・係数・温度変化からΔV = V0・β・ΔTを計算します。

決定的なテストフィクスチャ

単体テスト、熱デモ、ΔV = V0・β・ΔTに関するCIアサーション向けに再現性のある体積変化を生成します。

プロセスとチュータリングソフトウェア

熱負荷のスケッチ、チュータリングUI、インタラクティブな授業向けに、ユーザー入力のV0、β、ΔTを体積変化と最終体積に正規化します。

ΔVはどう定義されますか?

線形化された体積熱膨張について、ΔV = V0・β・ΔTです。V0は元の体積、βは体積膨張係数、ΔTは温度変化です。最終体積はV = V0 + ΔVです。

元の体積が負の場合はどうなりますか?

負の体積は受け付けられません。この計算機では体積膨張ΔV = V0・β・ΔTは負の元の体積に対して未定義です。

結果はなぜ精度で丸められるのですか?

既定の精度は小数点以下10桁で、0から15の範囲で設定できます。

体膨張係数は線膨張係数と同じですか?

違います。体膨張係数は体積全体の変化を、線膨張係数は長さの変化だけを表します。取り違えると誤った結果になるので、資料の値がどちらか確認してください。

体膨張係数は自分で入力するのですか?

はい。材料ごとの値は内蔵していないため、資料の値を入力します。たとえばエタノールなら1ケルビンあたり約0.000207です。

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

POSThttps://api.kit.forhosting.com/thermo/volumetric-expansion

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/thermo/volumetric-expansion \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"volume":1,"coefficient":0.000207,"delta_t":50}'
{
  "volume": 1,
  "coefficient": 0.000207,
  "delta_t": 50
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "thermo.volumetric_expansion",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

max_abs_volume1000000000000000
max_abs_coefficient1000000000000000
max_abs_delta_t1000000000000000
HTTPコード意味
401unauthorizedAPIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
402insufficient_balance残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
404unknown_type指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
429rate_limitedリクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

そのため同じエンドポイントが、材料のハードコードされた表なしに固体、液体、あるいは表になった係数をカバーします。CIやチュータリングソフト、浮動小数点のステップを手作業で作ってはならない教育デモで再現性のあるΔVのフィクスチャが必要な場合は、成功したリクエストごとに$0.002のAPIをご利用ください。

体積膨張とは何か、レスポンスに含まれる内容

この計算機は、正規化された入力volume、coefficient、delta_t、計算されたdelta_vとfinal_volume、使用したprecision、methodタグvolumetric_expansion、短いformulaの説明を返します。自動的な材料の参照、非線形な大ひずみモデル、モンテカルロサンプリングはありません:エンジンはサポートされる数値範囲内で積を評価するか、それ以外はinvalid_inputで入力を拒否します。フィールドの欠落、有限でない値、規定上限を超える大きさ、そして負の元の体積はすべて拒否されます。この計算機では負の体積は受け付けられないためです。このページが答えるのはV0、β、ΔTからのΔVのみで、ワークシート、単体テスト、記号的なステップを勝手に作ってはならないAPI利用者に適した安定した数値出力です。

体積・係数・温度変化の読み取り方

体積0は許可され膨張0を返します。βの符号と大きさは自分で選びます。教科書でよくある大きさとしては、多くの液体でおよそ2×10^-4/ケルビン、体積係数だけが必要な金属ではより小さい値がありますが、このツールは決して材料の既定値を勝手に作りません。数値文字列の先頭のプラス記号や指数表記は、有限の10進数として解釈できる限り許可されますが、埋め込まれた空白や数値でないトークンは拒否されます。元の体積に優先されるフィールドはvolumeですが、V0、v0、V、original_volume、initial_volumeのエイリアスも受け付けるため、スプレッドシートやクエリ文字列、型付きフォームでも同じ契約を再利用できます。体積は有限かつ非負でなければなりません:負の値はフィールド名を示すメッセージとともにinvalid_inputで失敗し、この計算機では負の元の体積に対してΔV = V0×β×ΔTが未定義であることを説明するため、不正なセルが黙って無意味な結果になることはありません。体積係数に優先されるフィールドはcoefficientで、エイリアスbeta、gamma、volumetric_coefficient、expansion_coefficientがあり、表や宿題の文章がきれいにマッピングされます。温度変化はdelta_tで、エイリアスdT、dt、deltaT、temperature_change、DeltaTがあり、加熱・冷却のどちらも許可されます。任意のprecisionフィールド(エイリアスdecimals、dp)は数値出力で公開する小数桁数を選び、既定は10、上限は15でJSONのgoldensを安定させます。自動パイプラインの中で同一の数学的結果が必要な場合は、このページの無料ブラウザ実行と有料APIを組み合わせ、熱膨張の公式を自前で再実装せずに済ませてください。

体積変化の計算が学習・設計・ソフトウェアで果たす役割

プロダクトや教育向けツールは、学習者がV0、β、ΔTを入力するとUIが変化と最終体積を表示する場面でこのエンドポイントを使います。このページでは処理はすべてブラウザ内で完結し、API経由では成功した照会1件ごとに$0.002かかり、検証に失敗した場合は課金されず、レスポンスを返した後は何も保存されません。無料のインタラクティブな検証と、同一の結果を返す有料APIというこの分離はKITのtier Aカタログ全体の方針と一致しており、教室でのデモから自動パイプラインへ、数学的な結果を変えることなく移行できます。関連するエネルギーや膨張のステップが必要な場合は他の熱力学ヘルパーと、無料で決定的な物理計算機の小さなラボを構築する際は数学エンドポイントとも組み合わせてください。

体積膨張計算機の料金は?

このページのブラウザ上では無料です。API経由では成功したリクエストごとに$0.002かかり、無効な入力には課金されません。

このツールは材料のβを参照しますか?

いいえ。coefficient(またはbetaやexpansion_coefficientのようなエイリアス)を自分で指定してください。計算機はV0にβとΔTを掛けるだけです。

KITの完全なドキュメントを見る →