危険物乙4の熱膨張と容器のすき間｜ポリタンクを満タンにしない理由と計算

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重要度：△ 出題は少なめですが電卓なしで解ける計算の型です

最終確認：2026年9月23日

寒い屋外で口元まで入れた灯油のポリタンクを日なたに置くと、温まった灯油は体積が増え、行き場がなくなります。危険物乙4では、体積の増え方の体膨張（たいぼうちょう）と長さの伸びの線膨張（せんぼうちょう）の区別、増える量の計算が問われます。

体膨張 ── 液体は体積の増え方（体膨張）で考え、気体は液体より大きく膨らむ

熱膨張	何が増えるか	考える物
線膨張	長さ	固体（棒の伸びなど）
体膨張	体積	液体・気体（固体も）

液体と気体の熱膨張は、長さではなく体積の増え方（体膨張）で考えます。同じだけ温めても、気体は液体よりずっと大きく膨らみます。

問われる形	○×	ポイント
液体の熱膨張は、長さの伸び（線膨張）で考える	×	液体は形が決まらないので体膨張
同じだけ温めると、液体は気体より大きく膨らむ	×	増える割合は気体のほうが大きい

物が温まって体積が増えることを、熱膨張（ねつぼうちょう）といいます。液体では、縦・横・高さのすべての向きに広がる体膨張で考えます。長さの伸びを表す線膨張は、固体の棒などで考える物差しです。

体膨張率（たいぼうちょうりつ）とは、温度が1℃上がったときに増える体積が、元の体積の何倍かを表す値です。体膨張率が0.001なら、1℃上がるごとに元の体積の1000分の1ずつ増えます。

単位は「1Kあたり」を表す K⁻¹（毎ケルビン）で書かれます。ケルビン（K）は温度の目盛りの1つで、目盛りの幅は℃と同じです。そのため、20℃の差は20Kの差と同じで、℃の差をそのままKの差として使えます。

液体の体膨張率は、気体の体膨張率より小さい値です。 液体は少しだけ増えるけれど、容器がいっぱいならその少しが問題になる、と押さえます。気体の体積が温度でどう変わるかは、ボイルの法則とシャルルの法則で扱います。

すき間のない容器が温まると、液があふれたり、容器が内側から押されて壊れたりします。容器の膨張や蒸発を考えなければ、満タンの容器からあふれる量は、液体の膨張量に等しくなります。

問われる形	○×	ポイント
満タンのタンクからあふれる量は、ふくらんだあとの液の全体の体積	×	あふれるのは増えた分だけ
満たしたタンクからあふれる量は、液の膨張量の式で求められる	○	タンクの膨張と蒸発は考えない条件
容器にすき間を残すのは、体膨張であふれたり壊れたりするのを防ぐため	○	ほかのもっともらしい理由と取り違えない

液体は、温度が上がると少しだけ体積が増えます。ふだんは目に見えないほどの差ですが、容器がいっぱいだと増えた分が入る場所がありません。上に空いたすき間があれば、増えた分はそこに収まります。

満タンのタンクには、増えた体積を受け止める空間がありません。そのため、膨張した分だけが外へ出ていきます。あふれるのは増えた分だけで、元からあった液はタンクの中に残ります。

工場の大きなタンクでも同じことが起きます。量が多いほど、増える量も多くなります。だから危険物（きけんぶつ）を入れる容器やタンクは、満タンにしないで使います。

危険物を運ぶ容器には、すき間の決まりがあります。液体は容器の内容積の98%以下で入れ、さらに55℃になっても漏れないすき間を残します。くわしくは運搬の基準で扱います。

化学プラントのタンクには液面の上限を知らせる警報が付いていて、受け入れはその手前で止めます。温度が上がって液が増えても、あふれないだけの空間を残すためです。バルブを両側とも閉めた配管に液を閉じ込めたまま温まると、逃げ場のない膨張で圧力が上がるので、逃がし弁を付けて守ります。

増える体積は「元の体積×体膨張率×温度差」で求めます。温度そのものではなく、上がったあとの温度から元の温度を引いた温度差を掛けます。