温度の概念。 絶対温度スケール。 「温度」という言葉の意味は温度と同じです

温度とその測定。

実験的なガスの法則。

1. 熱平衡。 温度。

温度物体の加熱の程度を特徴付ける物理量です。 温度の異なる 2 つの物体が接触すると、経験が示すように、より加熱された物体は冷却され、より低い温度の物体は加熱されます。 起こっている 熱交換– 仕事をせずに、より加熱された物体からより温度の低い物体へのエネルギーの移動。

熱交換中に伝達されるエネルギーはと呼ばれます 熱量.

物体が接触してからしばらくすると、同じ程度の加熱が起こります。 状態になる 熱平衡.

熱平衡- これは、外部条件が変化しない場合、熱交換が起こらず、物体のすべてのマクロパラメータが変化しない、熱接触している物体システムの状態です。

この場合、体積と圧力という 2 つのパラメータはシステムの本体ごとに異なる可能性があり、熱平衡の場合の 3 番目の温度はシステムのすべての本体で同じです。 温度の決定はこれに基づいています。

熱平衡状態にあるシステムのすべての物体で同じである物理パラメータは、と呼ばれます。 温度このシステム。

たとえば、システムはガスを入れた 2 つの容器で構成されます。 彼らに連絡を取ってみましょう。 それらの中の気体の体積と圧力は異なりますが、熱交換の結果としての温度は同じになります。

2.温度測定。

温度を測定するには、物理​​的な機器である温度計が使用され、温度値はパラメータの変化によって判断されます。

温度計を作成するには、次のものが必要です。

温度変化に応じてパラメータ（特性）が変化する測温物質（水銀、アルコールなど）を選択します。

温度測定値を選択します。 温度によって変化する値（たとえば、水銀柱やアルコール柱の高さ、電気抵抗の値など）。

温度計を校正します。つまり、 温度を測定するスケールを作成します。 これを行うには、測温体を温度が一定の物体と熱的に接触させます。 たとえば、摂氏スケールを作成する場合、溶けた状態の水と氷の混合物の温度は 0℃、圧力 1 で沸騰している水蒸気と水の混合物の温度は 0℃ とみなされます。 ＡＴＭ。 - 1000C用。 どちらの場合も液柱の位置を記録し、得られたマーク間の距離を 100 分割します。

温度を測定する場合、温度計は温度を測定する対象物に熱的に接触し、熱平衡が確立された後（温度計の測定値の変化が停止した後）、温度計の測定値が読み取られます。

3. 実験ガス法。

システムの状態を記述するパラメータは相互に依存しています。 3 つのパラメーターの相互依存関係を一度に確立するのは難しいため、タスクを少し単純化してみましょう。 そのプロセスを考えてみましょう。

a) 物質の量（または質量）は一定です、つまり ν=定数(m=定数);

b) パラメータの 1 つの値が固定されている、つまり 常に圧力、体積、温度のいずれかです。

このようなプロセスはと呼ばれます アイソプロセス.

1).等温プロセスそれらの。 一定の温度で同じ量の物質を用いて起こるプロセス。

ボイル (1662 年) とマリオット (1676 年) によって探検されました。

簡略化した実験スキームは次のとおりです。 ガスが入った容器を考えてみましょう。容器は可動ピストンで密閉されており、ガス圧力のバランスを取るために重りが取り付けられています。

経験上、一定温度におけるガスの圧力と体積の積は一定の値であることがわかっています。 これはつまり

PV= 定数

ボイル・マリオットの法則.

一定温度 t0 における所定量の気体 ν の体積 V は、その圧力に反比例します。 . .

等温プロセスのグラフ。

一定温度における圧力と体積のグラフは等温線と呼ばれます。 温度が高くなるほど、グラフ上の等温線も高くなります。

2).等圧過程それらの。 一定の圧力下で同じ量の物質を用いて起こるプロセス。

ゲイ・リュサック (1802 年) によって探検されました。

簡略化した図は次のとおりです。 ガスの入った容器は、ガス圧のバランスを取る重りが取り付けられた可動ピストンによって閉じられます。 ガスが入った容器は加熱されます。

経験によれば、ガスを一定の圧力で加熱すると、その体積は次の法則に従って変化します。 ここで、V 0 は温度 t0 = 0℃におけるガスの体積です。 V は温度 t0 におけるガスの体積、α v は体積膨張の温度係数、

ゲイ・リュサックの法則.

一定圧力における所定量のガスの体積は、温度に直線的に依存します。

等圧プロセスのグラフ。

一定圧力におけるガスの体積と温度のグラフは等圧線と呼ばれます。

等圧線を低温領域に外挿（継続）すると、それらはすべて温度 t0 = -2730C に対応する点に収束します。

3).等積性プロセス、つまり 一定の体積で同じ量の物質を使って起こるプロセス。

チャールズによって探検されました (1802)。

簡略化した図は次のとおりです。 ガスの入った容器は可動ピストンによって閉じられ、そのピストンにはガス圧のバランスを取るための重りが取り付けられています。 容器が加熱されます。

経験によれば、ガスが一定の体積で加熱されると、その圧力は次の法則に従って変化します。 ここで、P 0 は温度 t0 = 0℃におけるガスの体積です。 P – 温度 t0 でのガスの体積、α p – 圧力の温度係数、

シャルルの法則.

一定体積における所定量のガスの圧力は、温度に直線的に依存します。

一定体積におけるガスの圧力と温度のグラフはアイソコアと呼ばれます。

アイソコアを低温領域に外挿（継続）すると、それらはすべて温度 t0 = -273℃ に対応する点に収束します。

4. 絶対熱力学スケール。

イギリスの科学者ケルビンは、温度スケールの始まりを左の 2730 に移動し、この点を絶対零度温度と呼ぶことを提案しました。 新しいスケールのスケールは摂氏スケールと同じです。 新しいスケールは、ケルビン スケールまたは絶対熱力学スケールと呼ばれます。 測定単位はケルビンです。

摂氏 0 度は 273 K に相当します。ケルビン スケールの温度は文字 T で示されます。

T= t0 C+ 273

t0 C= T– 273

新しいスケールは、ガス法を記録するのにより便利であることが判明しました。

温度は:

温度 温度-s; そして。[緯度。 温度 - 正しい比率、通常の状態] 1. 何かの熱状態を特徴付ける量。 身体、物質。 中程度、中程度のt。 常設、屋内など 7月、夏など 夜、昼など T.水、空気。 T. 何かを溶かす、沸騰させる、凍らせる。 身体。 部屋にいるTさん。 T. 摂氏、華氏。 T. 零下。 変動、温度変化。 温度を上げるか下げます。 熱を加えて滑らかさをもたらします。 いつかまで 温度。 温度を監視します。 2. 健康状態の指標となる人体の温かさの度合い。 増加、通常、減少など Tさん負傷。 誰かを打ち倒す 温度。 T.が増加します。 T. ジャンプ （口語的に）。 患者の温度は40度です。 体温計、手、唇で体温を測ります。 3. ラズグ。体調不良の指標としての体温の上昇。 子供が持っているのは、 彼は熱はありません。 熱があるのに仕事に行き、熱があるのに仕事をする。 ◁ 温度、-i; そして。 柔らかくなります。(3桁)。 あなたの調子はどうですか？温度、ああ、ああ。 T番目が変わります。 T.電気炉モード。 Tカーブ（デジタル温度インジケーターの変化のグラフ）。 T.シーム (技術;隙間、何かの部分間の隙間。 温度が上昇すると隣接する部品が膨張しても安全な設計）。 T.リーフ（患者の毎日の体温を記録したシート）。 * * * 温度 (ラテン語の temperatura - 適切な混合、正常な状態に由来)、システムの熱力学的平衡状態を特徴付ける物理量。 平衡状態にある孤立系のすべての部分の温度は同じです。 システムが平衡状態にない場合、温度の異なる部分間で熱交換が発生します。 分子（原子）の平均運動エネルギーが高い物体は温度が高くなります。 温度は、体のあらゆる特性 (体積、電気抵抗など) の温度依存性に基づいて温度計で測定されます。 理論的には、温度は物体のエネルギーのエントロピーによる導関数として、熱力学の第 2 法則に基づいて決定されます。 この方法で決定された温度は常に正であり、絶対温度または熱力学温度スケール上の温度と呼ばれます ( T）。 絶対温度の SI 単位はケルビン (K) です。 摂氏スケールの温度値 ( t、°C) は、次の関係によって絶対温度に関連付けられます。 t = T - 273.15 K (1°C = 1°K)。 * * * TEMPERATURE TEMPERATURE (ラテン語 temperatura - 適切な混合、正常な状態に由来)、システムの熱力学的平衡状態を特徴付ける物理量。 平衡状態にある孤立系のすべての部分の温度は同じです。 システムが平衡状態にない場合、温度の異なる部分間で熱交換が発生します ( cm。熱交換)。 分子（原子）の平均運動エネルギーが高い物体は温度が高くなります。 温度は、物体のあらゆる特性 (体積、電気抵抗など) の温度依存性に基づいて温度計で測定されます。 理論的には、温度は熱力学の第 2 法則 ( cm。熱力学の第 2 法則)、エントロピーによる物体のエネルギーの導関数として。 したがって、決定された温度は常に正であり、絶対温度または熱力学温度スケール上の温度と呼ばれます ( cm。熱力学的温度スケール (T で示す)。 SI 単位の絶対温度単位あたり ( cm。 SI (単位系) はケルビン (K) です。 摂氏スケールの温度値 ( t、°C) は、次の関係によって絶対温度に関連付けられます。 t=T-273.15K (1 °C=1 K)。

百科事典。 2009年。

温度と温度スケールの概念

温度測定器

講義第7回

非接触機構位置センサー

最も一般的なタイプの非接触位置センサーは、誘導式、発電機、磁気リード スイッチ、および光電子式です。 これらのセンサーは移動物体と機械的に接触せず、その位置が制御されます。

非接触位置センサーは、機構の高速かつ高頻度の作動を実現します。 これらのセンサーの欠点は、その精度が電源電圧と温度の変化に依存することです。 要件に応じて、これらのデバイスの出力デバイスは、非接触論理要素または電気リレーのいずれかになります。

電気駆動装置の高精度停止スキームでは、減速速度に切り替えるコマンドの発行と最終停止の両方に非接触センサーを使用できます。

熱電対

測温抵抗体

高温計

温度は、体の熱状態を特徴付ける量です。 運動理論によれば、温度は分子の並進運動の運動エネルギーの尺度として定義されます。 したがって、温度は、身体の分子の平均運動エネルギーに直接比例する条件付き統計量です。

「...温度の尺度は、動きそのものではなく、この動きの混沌とし​​た性質です。 物体の状態のランダム性がその温度状態を決定し、物体の特定の温度状態は運動のエネルギーによってまったく決定されるのではなく、この運動のランダム性によって決定されるというこの考え（ボルツマンによって最初に開発された）は、温度現象の記述において私たちが使用しなければならない新しい概念です。..」 (P. L. カピツァ)

国際単位系 (SI) では、熱力学温度は 7 つの基本単位の 1 つであり、ケルビンで表されます。 導出された SI 量には特別な名前があり、摂氏で測定される摂氏温度が含まれます。 実際には、水の重要な特性、つまり氷の融点 (0 °C) と沸点 (100 °C) との歴史的な関係から、摂氏がよく使用されます。

t= T-T o (7.1)、

ここで、Ｔ ０ ＝２７３．１５Ｋ。

t- 摂氏温度。

T - ケルビン単位の温度。

摂氏で表される温度は「°C」と表示されます。

物理量の単位サイズに関しては、摂氏はケルビンに等しい。

温度は、液体、気体、固体のさまざまな温度測定特性を利用する測定器を使用して測定されます。 このような測定器には次のようなものがあります。

膨張温度計;

圧力計温度計;

レシオメーターまたはブリッジを備えた測温抵抗体。

ミリボルトメーターまたはポテンショメーターを備えた熱電対。

放射温度計。

温度は、接触式（抵抗温度計、圧力温度計、熱電温度計を使用）および非接触式（高温計を使用）によって測定されます。

覚えておくべきこと：

最高の精度の温度測定は、接触測定方法を使用して実現されます。

非接触方式は、接触方式では測定できず、高い精度が要求されない高温の測定に使用されます。

温度測定システムは、温度変換器（センサー）と二次測定装置を組み合わせたものです。

温度測定トランスデューサは、さらなる変換、処理、および/または保存の送信には便利だが、観察による直接認識には適さない形式で測定情報の信号を生成するように設計された温度測定トランスデューサです。

温度測定コンバータには次のものが含まれます。

測温抵抗体;

熱電温度計 (熱電対);

放射高温計望遠鏡。

表1

温度測定特性	装置名	長期使用の制限、0С
より低い	アッパー
熱膨張	液体ガラス温度計	-190
圧力変化	圧力計温度計	-160
電気抵抗の変化	電気測温抵抗体	-200
半導体測温抵抗体	-90
熱電効果	熱電温度計（熱電対）を標準化	-50
特殊な熱電温度計（熱電対）
熱放射	光学式高温計
放射温度計
光電高温計
カラー高温計

二次測定器は、温度変換器の出力信号を数値に変換する測定器です。

レシオメータ、ブリッジ、ミリボルトメータ、および自動ポテンショメータは、二次測定器として使用されます。

温度測定の方法と技術的手段

1. 膨張温度計と圧力温度計

液体ガラス温度計。

温度を測定するための最も古いデバイスである液体ガラス温度計は、物体の熱膨張の温度測定特性を使用します。 温度計の動作は、測温物質とそれが配置されているシェル (測温ガラス、またはあまり一般的ではありませんが石英) の熱膨張係数の差に基づいています。

液体温度計はガラス瓶と毛細管で構成されています。 温度測定物質はバルーンと部分的に毛細管を満たします。 毛細管内の自由空間は不活性ガスで満たされているか、真空下にある場合があります。 目盛りの上部から突き出た毛細管の部分は、過度の過熱による損傷から温度計を保護する役割を果たします。

化学的に純粋な水銀は、温度測定物質として最もよく使用されます。 ガラスを濡らさず、広い温度範囲にわたって液体のままです。 水銀に加えて、主に有機由来の他の液体もガラス温度計の温度測定物質として使用されます。 例: メチルおよびエチル アルコール、灯油、ペンタン、トルエン、ガリウム、タリウム アマルガム。

ガラス液体温度計の主な利点は、使いやすさと、量産温度計の中でもかなり高い測定精度です。 ガラス温度計の欠点には、スケールの視認性が低いこと (特別な拡大光学系を使用しない場合)、測定値の自動記録、測定値の遠隔送信、および修復が不可能であることが含まれます。

ガラス製液体温度計は広く使用されており、次の主な種類があります。

1. 工業用水銀。目盛りが埋め込まれており、下部が測定媒体に浸されており、真っ直ぐで角が立っています。

2. 実験室用水銀、スティックまたは埋め込みスケール付き、測定温度マークまで測定媒体に浸し、真っ直ぐで小さな外径。

3. 液体温度計（水銀ではない）。 4. 精度の向上と模範的な水銀温度計。

5. 水銀柱による電気回路を遮断する (または閉じる) ために毛細管にはんだ付けされた接点を備えた、目盛りが埋め込まれた電気接点水銀温度計。

6.最高（医療およびその他）、最低、気象およびその他の目的を含む特殊な温度計。

圧力計温度計

圧力温度計の動作は、一定体積における物質の圧力の温度依存性の利用に基づいています。 圧力計温度計の密閉測定システムは、測定対象の媒体の温度を感知する感応要素、つまり金属製熱シリンダー、システム内の圧力を測定する圧力計の作動要素、および接続する長い金属毛細管で構成されています。 測定対象の媒体の温度が変化すると、システム内の圧力が変化し、その結果、感知要素が温度の段階で目盛に沿って針またはペンを動かします。

圧力計温度計は主に 3 つのタイプに分類されます。

1. 液体。測定システム全体 (サーモシリンダー、圧力計、接続キャピラリー) が液体で満たされています。

2. 凝縮。サーマルシリンダーの一部には低沸点の液体が、一部にはその飽和蒸気が充填され、接続キャピラリーと圧力計には飽和液体蒸気が充填されるか、多くの場合、特殊な移送流体が充填されます。 ;

3. ガス。測定システム全体が不活性ガスで満たされています。

圧力計温度計の利点は、設計と使用が比較的簡単であること、遠隔温度測定が可能であること、測定値を自動的に記録できることです。 圧力計温度計の欠点としては、測定精度が比較的低いこと (精度クラス 1.6、2.5、4.0、まれに 1.0)。 測定値を遠隔送信するには距離が短く（60 メートル以内）、測定システムが減圧された場合の修理が困難です。

圧力計温度計は火力発電所ではあまり使用されていません。 産業用火力発電工学では、特に爆発や火災の安全条件により、電気的方法による遠隔温度測定が不可能な場合に、より一般的です。

2. 熱電温度計

冶金学で温度を測定するには、-200 ～ +2500 ℃ 以上の温度範囲で動作する熱電温度計が最も広く使用されています。 このタイプの装置は、高い精度と信頼性、冶金ユニットの技術プロセスの進歩を主に決定するパラメータの自動制御および調整のためのシステムで使用できる機能を特徴としています。

熱電法の本質は、両端の温度が異なる導体内で起電力が発生することです。 結果として生じるEMFを測定するために、回路内で電流が流れる最初の導体と熱電対ABを形成する別の導体のEMFと比較されます。

特定のペアの熱起電力は、温度 t 1 と t 2 にのみ依存し、熱電極の寸法 (長さ、直径)、熱伝導率値、電気抵抗率には依存しません。

温度を測定する熱電法の感度を高めるために、場合によってはサーモパイルが使用されます。これは直列に接続されたいくつかの熱電対で、その動作端は温度 t 2 にあり、既知の一定温度 t 1 では自由になります。

熱電温度計の装置

熱電温度計 (TT) は測定トランスデューサーであり、その感応要素 (熱電対) は特別な保護フィッティング内に配置されており、熱電極を機械的損傷や測定環境への暴露から保護します。 フィッティングには保護カバーとヘッドが含まれており、その内部には測定装置から温度計まで延びるワイヤで熱電極を接続するためのクランプ付きの接触装置があります。 熱電極は、その全長に沿ってセラミックチューブによって相互に絶縁され、また保護フィッティングからも絶縁されています。

熱電極として直径0.5mm（貴金属）～3mm（卑金属）のワイヤーを使用します。 熱電対の動作端の接合部は、溶接、はんだ付け、またはねじりによって形成されます。 後者の方法は、タングステン - レニウム熱電対およびタングステン - モリブデン熱電対に使用されます。

標準および非標準の熱電温度計

冶金分野の測定では、標準校正を備えた CT が最も広く使用されています。プラチナ - ロジウム - プラチナ (TPP)、プラチナ - ロジウム - プラチナ - レニウム (TPR)、クロメル - アルメル (TCA)、クロメル - 液滴 (TCC)、タングステン -タングステンレニウム（TVR）。 場合によっては、銅コンスタンタン、タングステンモリブデン (TVR) などの非標準校正の CT も使用されます。

高温および攻撃的な環境での長期間の動作条件下では、校正特性の不安定性が現れます。これは、次のようなさまざまな理由の結果です。保護カバー、セラミック絶縁体、炉雰囲気からの不純物による熱電極材料の汚染。 合金成分の 1 つが蒸発する。 ジャンクションを介した相互拡散。 偏差の大きさは大きくなる可能性があり、温度と動作時間が増加するにつれて急激に増加します。 生産条件における温度測定の精度を評価する際には、これらの状況を考慮する必要があります。

テクニカルTTの検証

CT 検証は、結局のところ、熱起電力の温度依存性を決定し、その結果得られる校正値を標準値と比較することになります。

卒業は、定点または比較の 2 つの方法を使用して実行されます。

定数 (基準) 点を使用した校正が最も正確で、標準の熱電対に使用されます。 検証する熱電対は、炉内に設置された高純度金属の入ったるつぼ内に配置され、金属の温度の上昇または下降に応じて熱起電力変化曲線上の面積が記録されます。 この領域は金属の融解温度または結晶化温度に相当し、結晶化点に従って校正することがより好ましい。 基準金属としては、金、パラジウム、プラチナなどが使用されます。

この比較方法は、標準的な第 2 クラス熱電対および技術用 CT の校正に使用されます。 これは、自由端の一定温度 t 0 = 0℃ および作動接点の異なる温度 t 2 で、校正された熱電対の熱起電力を直接測定することからなり、後者は標準温度計を使用して測定されます。 熱起電力測定は、測定 (読み取り) 精度が 0.1 mV 以下のポータブル ポテンショメータを使用して実行されます。 カウントダウンは、この温度で 10 分間暴露した後に実行されます。

補償による熱起電力の測定

ミリボルト計を使用して定抵抗回路の電流を測定することにより、熱電対の熱起電力を直接測定することは、比較的簡単に行うことができます。 ただし、この方法には追加の誤差が発生する多くの欠点があり、ほとんどの場合、高い測定精度を得ることができません。

測定技術においては、直接測定する方法の他に、未知の量と既知の量とを対比（比較）する補正方法や補正方法が知られている。 補正方法により、より正確な測定が可能になりますが、必ずしも直接測定ほど簡単ではありません。

ミリボルト計を使用した直接測定と比較した、補償熱起電力測定の主な利点は、測定の瞬間に熱電対回路の電流が 0 であることです。これは、外部回路の抵抗値が重要ではないことを意味します。 ：外部回路の抵抗値の調整が不要で、周囲温度による外部回路への影響を心配する必要がありません。

自動ポテンショメータ

自動ポテンショメータは、非自動ポテンショメータに特有の手動操作を必要とせずに、熱起電力の補償測定に使用されます。 後者では、電流を標準化した後の手動操作は、検流計の針がゼロに達するまでスライダー モーターを動かす必要だけになります。 この場合、エンジンは非常に特定の方向に動きます。

自動ポテンショメータの測定回路は、原則として、非自動ポテンショメータの回路と変わりません。

この回路には 3 つの電圧源 (バッテリー B、通常の素子 NE、熱電対 T) と 3 つの回路があります。 バッテリー回路はブリッジの形で作成されます。BD 対角線には電力が供給され、CA 対角線は熱電対回路に接続されます。 通常の要素回路は、補償回路の CD レッグに接続されます。 スイッチ P を使用して、EC の電子アンプ (振動トランスデューサを含む) を熱電対回路または通常の要素回路に接続します。 通常の要素回路がオンになると、電子アンプと並列にシャント抵抗 R1 が導入されます。これは、この場合、不平衡電圧の大きさが熱電対回路がオンになるときよりもはるかに大きいためです。

電子自動ポテンショメータは、不平衡が 50 Hz の交流周波数で測定されるため、連続平衡装置と呼ばれることもあります。

3. 電気測温抵抗体

冶金学の実践では、測温抵抗体 (RT) は 6500℃ までの温度を測定するために使用されます。その動作原理は、物質の電気抵抗の温度依存性に基づいています。 この依存性を知っているので、浸した媒体の温度は温度計の抵抗値の変化によって判断されます。 デバイスの出力パラメータは、非常に高い精度 (最大 0.020C) で測定できる電気量であり、長距離にわたって送信され、自動制御および調整システムで直接使用されます。

純金属は、プラチナ、銅、ニッケル、鉄、半導体など、車両の敏感な要素を製造するための材料として使用されます。

関数の種類 R = f(t) は材料の性質に依存し、一次方程式 R = R 0 (1 + at) として書くことができます。ここで、a は抵抗の温度係数、t は温度です。

半導体の抵抗は温度の上昇とともに急激に減少します。つまり、半導体の抵抗温度係数は金属の抵抗温度係数よりもほぼ 1 桁大きくなります。 半導体測温抵抗体 (SRT) は主に低温の測定に使用されます。

TSPP の利点は、小型、低慣性、高係数です。 ただし、次のような重大な欠点もあります。

1) 抵抗の温度依存性の非線形性。

2) 組成および校正特性の再現性の欠如。このタイプの個々の車両の互換性が排除されます。 これが個別卒業によるTSPPのリリースにつながります。

車種とデザイン

さまざまな問題を解決するために、車両は参考車両、模範車両、実用車両に分類され、さらに実験車両と技術車両に分類されます。

技術車両は、その目的と設計に応じて、水中車両、水上車両、屋内車両に分類されます。 攻撃的な環境から保護されている場合と保護されていない場合。 据え置き型とポータブル型。 温度計は、第 1、第 2、および第 3 精度クラスなどの温度計です。温度計は、継手が溶接された保護鋼製ケース内に配置された感受性要素で構成されています。 磁器ビーズで強化されたワイヤは、検出素子の端子をヘッド ハウジング内にある端子ブロックに接続します。 ヘッドは上部が蓋で閉じられており、下部には取り付けケーブルが供給されるグランド入口があります。 高圧媒体の温度を測定する場合、特別な保護（取り付け）スリーブが車両カバーに取り付けられます。

車両の感応要素は、無誘導フレームまたはフレームレス巻線を備えた細い金属線でできています。 -90 ～ +180 ℃の温度を測定するための半導体測温抵抗体 (SRTC) は、冶金現場ではあまり一般的ではありません。 これらは、サーマルリレー、ガス分析装置の敏感な要素の高精度の安定化を実現する低温レギュレーター、クロマトグラフ、パイロメーターハウジング、金属組成の高速分析のための熱電設備の電極などに使用されます。

温度とは何ですか?

温度とは何ですか? (可能であれば定義と説明)

サピエンティは座っていた

緯度から。 温度 - 通常の状態
温度は、熱力学的平衡状態にある巨視的システムの粒子の平均運動エネルギーを特徴付ける物理量です。 平衡状態では、温度はシステムのすべての巨視的部分で同じ値になります。
温度を測定するには、温度測定物質の特定の熱力学パラメータが選択されます。 このパラメータの変化は明らかに温度の変化と関連しています。

ブラット 1

温度 (ラテン語の temperatura - 適切な混合、正常な状態に由来) は、熱力学的平衡状態にある巨視的システムの 1 自由度あたりの粒子の平均運動エネルギーを近似的に特徴付ける物理量です。 (http://ru.wikipedia.org/wiki/Temperature)。
本質的に、温度は分子の運動エネルギーの尺度です。
Ek = 3/2 * k*T、ここで Ek は分子の平均運動エネルギー、k はボルツマン定数 = 1.38 * 10^-23 J/K、T は温度 (ケルビン度) です。
http://ru.wikipedia.org/wiki/Boltzmann_constant
より一般的な熱力学的定義では、温度は、単位量の熱がシステムに追加されたときのシステムのエントロピー変化 (無秩序の程度) の逆数です: 1/T = ΔS/ΔQ。

これは分子の移動速度であり、電磁波放射スペクトルの赤外線範囲で検出できるという条件も伴います。
したがって、地球から高度 1,000 km の温度は数千℃になりますが、そこでは大気が希薄であるため温度は感じられません。

これは、自由度あたりのカオス的な微視的運動のエネルギーです。
重要なのは、カオス的な運動は最終的にすべての「自由度」、つまりすべての可能な運動モードに広がるということです。 たとえば、分子が 3 方向に移動し、3 方向に回転できる場合、時間の経過とともに、エネルギーは 6 つの動きすべてに均等に分配されます。
分子もバネのように振動できる場合、エネルギーはこの動きに浸透します。 分子が光子を放出できる場合、そこにもカオスが浸透します。分子は無秩序に光子を放出し始めます。
最終的に、すべてが安定すると、考えられるすべての運動形態が等しく関与するようになります。これは「熱力学的平衡」と呼ばれます。 この状態で、1 度にどれだけのエネルギーが当たるか (各度は同じ量のエネルギーを占めます) を「温度」と呼びます。 ただし、ジュールから度に変換するには、ボルツマン定数で割る必要もあります。
分子の自由度が異なる 2 つの物質に同じ量のエネルギーが供給されると、自由度が大きい物質の方が冷たくなります。 熱は高温から低温に流れるため、より自由度が高いところには、エネルギーがそこに向けられます。

アナトリー・カピリン

これは、惑星の周囲のアカシャ プラズマの励起の程度を決定するための条件付きの尺度であり、結果として、励起の場所で構造の分子が移動します。 たとえば、火はエーテル物質の要素として、物理的要素よりもエネルギーが高いため、局所的にプラズマを励起し、すべてのものとすべての人に浸透し、たとえば燃えるはずの構造物の空間にも浸透します。電子接続構造を破壊し始めます。 後者が弱ければ弱いほど、この構造はより早く崩壊します。 そして、ガスなどの燃焼中のプラズマの励起の度合いが高ければ高いほど、プラズマはよりエネルギー的になります。 詳細についてはソースを参照してください。

エフゲニー・デュバイロ

温度は、熱力学的平衡状態にある巨視的システムの粒子の平均運動エネルギーを特徴付ける物理量です。
簡単に言えば、温度はエネルギーの尺度です

物体の熱状態を特徴づけます。

私たちの周囲では、物体の加熱と冷却に関連してさまざまな現象が発生しています。 という 熱現象。 したがって、加熱すると、冷たい水は最初に暖かくなり、次に熱くなります。 炎から外した金属部分が徐々に冷えるなど、物体の加熱の度合い、つまり熱状態を「暖かい」「冷たい」「熱い」という言葉で表し、その状態を数値化するために使われます。 温度.

温度はシステムの巨視的パラメータの 1 つです。 物理学では、非常に多数の原子または分子で構成される物体をこう呼びます。 巨視的。 巨視的な物体のサイズは原子のサイズよりも何倍も大きくなります。 周囲の物体はすべて、テーブルや気球内のガスから砂粒に至るまで、巨視的な物体です。

分子構造を考慮せずに巨視的な物体の状態を特徴付ける量は、 巨視的パラメータ。 これらには、体積、圧力、温度、粒子濃度、質量、密度、磁化などが含まれます。温度は、システム (特に気体) の最も重要な巨視的パラメーターの 1 つです。

温度はシステムの熱平衡の特性です。

媒体の温度を決定するには、この媒体の中に温度計を置き、温度計の温度が変化しなくなり、周囲温度と同じ値になるまで待つ必要があることが知られています。 つまり、媒体と温度計の間で熱平衡が確立されるまでには時間がかかります。

テプロフ、 または 熱力学, バランスすべての巨視的パラメータが無期限に長期間変化しない状態を指します。 これは、系内の体積と圧力が変化せず、相転移も起こらず、温度も変化しないことを意味します。

ただし、微視的なプロセスは熱平衡中に停止するわけではありません。分子の速度が変化し、移動し、衝突します。

あらゆる巨視的天体または巨視的天体のグループ - 熱力学 システム- さまざまな熱平衡状態にある可能性があります。 これらの各状態では、温度は独自の非常に具体的な値を持ちます。 他の数量は異なる (ただし一定の) 値を持つ場合があります。 たとえば、シリンダー内の圧縮ガスの圧力は、部屋の圧力や、この部屋の物体システム全体の温度平衡時の圧力とは異なります。

温度は、巨視的システムの熱平衡状態を特徴づけます。熱平衡状態にあるシステムのすべての部分で、温度は同じ値になります (これは、この特性を持つ唯一の巨視的パラメータです)。

2 つの物体の温度が同じである場合、それらの間では熱交換は発生しませんが、異なる場合は熱交換が発生し、温度が完全に等しくなるまで、より加熱された物体からより加熱されていない物体へ熱が移動します。

温度測定は、物理量 (体積など) の温度依存性に基づいています。 この依存性は、温度を測定するために使用されるデバイスである温度計の温度スケールで使用されます。

温度計の動作は物質の熱膨張に基づいています。 温度計に使用されている物質 (水銀やアルコールなど) は、加熱すると柱が増加し、冷却すると減少します。 日常生活で使用される温度計では、物質の温度を摂氏 (°C) で表すことができます。

A. セルシウス (1701-1744) - 摂氏温度スケールの使用を提案したスウェーデンの科学者。 摂氏温度スケールでは、ゼロ (18 世紀半ば以降) は氷が溶ける温度で、100 度は通常の大気圧での水の沸点です。

温度の上昇に伴う液体の膨張の仕方は液体によって異なるため、液体が異なると温度計の温度目盛も異なります。

だからこそ物理学では 理想ガス温度スケール、ガスの体積 (一定圧力で) または圧力 (一定体積で) の温度依存性に基づきます。

温度を測定するにはいくつかの異なる単位があります。

最も有名なものは次のとおりです。

摂氏 - 国際単位系 (SI) でケルビンとともに使用されます。

摂氏は、1742 年に温度を測定するための新しいスケールを提案したスウェーデンの科学者アンデシュ セルシウスにちなんで命名されました。

水の沸点と氷の融点は両方とも圧力に依存するため、摂氏の元の定義は標準大気圧の定義に依存していました。 これは、測定単位を標準化するのにはあまり便利ではありません。 したがって、温度の基本単位としてケルビン K が採用された後、摂氏の定義が改訂されました。

現代の定義によれば、摂氏は 1 ケルビン K に等しく、摂氏スケールのゼロは水の三重点の温度が 0.01 °C になるように設定されています。 その結果、摂氏とケルビンのスケールは 273.15 シフトされます。

1665 年、オランダの物理学者クリスティアン・ホイヘンスは英国の物理学者ロバート・フックとともに、氷と沸騰水の融点を温度スケールの基準点として使用することを初めて提案しました。

1742 年、スウェーデンの天文学者、地質学者、気象学者のアンダース セルシウス (1701-1744) は、この考えに基づいて新しい温度スケールを開発しました。 当初、0°（ゼロ）は水の沸点、100°は水の凝固点（氷の融点）でした。 その後、セルシウスの死後、彼の同時代人で同胞である植物学者のカール・リンネと天文学者のモルテン・シュトレーマーは、このスケールを逆転して使用しました（彼らは、氷の融解温度を 0°、沸騰した水を 100°とみなし始めました）。 これは今日までスケールが使用されている形式です。

いくつかの情報源によると、セルシウス自身がストレマーのアドバイスに従って天秤をひっくり返したという。 他の情報源によると、この秤は 1745 年にカール リンネによってひっくり返されました。 そして3番目によると、そのスケールはセルシウス社の後継者であるモルテン・シュトレーマーによってひっくり返され、18世紀にはそのような温度計は「スウェーデン温度計」という名前で、そしてスウェーデン本国でもシュトレーマーという名前で広く配布されましたが、有名なスウェーデンの化学者ヨンス・ヤコブ・ベルゼリウスは、著書『化学解説書』の中で「そのスケールを摂氏と名付け、それ以来、摂氏スケールにはアンダース・セルシウスの名前が付けられるようになりました。」

華氏度。

1724年に温度を測定するためのスケールを提案したドイツの科学者ガブリエル・ファーレンハイトにちなんで命名されました。

華氏スケールでは、氷の融点は +32 °F、水の沸点は +212 °F (通常の大気圧で) です。 さらに、華氏 1 度は、これらの温度の差の 1/180 に相当します。 華氏 0 ～ +100 °F の範囲は、摂氏 -18 ～ +38 °C の範囲にほぼ対応します。 このスケールのゼロは、水、塩、アンモニアの混合物 (1:1:1) の凝固点によって決まり、96 °F が人体の正常温度です。

ケルビン (1968 度ケルビン以前) は、国際単位系 (SI) における熱力学温度の単位であり、7 つの基本 SI 単位のうちの 1 つです。 1848年に提案されました。 1 ケルビンは、水の三重点の熱力学温度の 1/273.16 に等しい。 スケールの始まり (0 K) は絶対ゼロと一致します。

摂氏への変換: °C = K−273.15 (水の三重点の温度 - 0.01 °C)。

このユニットは、エアシャーのラーグのケルビン卿の称号を与えられた英国の物理学者ウィリアム・トムソンにちなんで名付けられました。 このタイトルは、グラスゴーの大学の敷地内を流れるケルビン川に由来しています。

	ケルビン	摂氏	華氏
絶対零度
液体窒素の沸点
ドライアイスの昇華（固体から気体への変化）
摂氏と華氏の目盛りの交点
氷の融点
水の三重点
人間の正常な体温
1気圧（101.325 kPa）における水の沸点

レオミュール学位 - 水の凝固点と沸点をそれぞれ 0 度と 80 度とする温度の測定単位。 1730 年に R. A. レオミュールによって提案されました。 レオミュールスケールは事実上使用されなくなりました。

レーマーの学位 - 現在使用されていない温度の単位。

レーマー温度スケールは、1701 年にデンマークの天文学者オーレ クリステンセン レーマーによって作成されました。 これは、1708 年にレーマーを訪れた華氏スケールの原型となりました。

0度は塩水の凝固点です。 2 番目の基準点は人体の温度 (Roemer の測定によれば 30 度、つまり 42 °C) です。 このとき、真水の凝固点は 7.5 度 (1/8 スケール)、水の沸点は 60 度です。 したがって、レーマー スケールは 60 度です。 この選択は、ローマーが主に天文学者であり、60 という数字がバビロン以来天文学の基礎であったという事実によって説明されるようです。

ランキン度 - 絶対温度スケール上の温度の単位で、スコットランドの物理学者ウィリアム・ランキン (1820-1872) にちなんで命名されました。 英語圏の国で工学的な熱力学計算に使用されます。

ランキン スケールは絶対零度から始まり、水の凝固点は 491.67°Ra、水の沸点は 671.67°Ra です。 華氏スケールとランキンスケールにおける水の凝固点と沸点の間の度数は同じで、180 に相当します。

ケルビンとランキンの関係は 1 K = 1.8 °Ra で、華氏は式 °Ra = °F + 459.67 を使用してランキンに変換されます。

デリスレ度 - 現在使用されていない温度測定単位。 フランスの天文学者ジョゼフ・ニコラ・デリスル(1688-1768)によって発明されました。 デリスル スケールは、レオミュール温度スケールに似ています。 ロシアでは18世紀まで使われていました。

ピョートル大帝はフランスの天文学者ジョゼフ・ニコラ・デリスルをロシアに招き、科学アカデミーを設立した。 1732 年、デリスルは作動流体として水銀を使用した温度計を作成しました。 水の沸点はゼロとして選択されました。 温度変化を 1 度として計算すると、水銀の体積は 10 万分の 1 に減少します。

したがって、氷の融解温度は2400度でした。 しかし、その後、そのような分数スケールは冗長であると思われ、すでに 1738 年の冬に、サンクトペテルブルクアカデミーのデリスルの同僚である医師ジョシアス ヴァイトブレヒト (1702-1747) は、水の沸点から凝固点までのステップ数を減らしました。 150まで。

現在受け入れられているものと比較したこの目盛（およびセルシウス目盛の元のバージョン）の「逆転」は、通常、温度計の校正に関連する純粋に技術的な困難によって説明されます。

デリスルの体重計はロシアで非常に普及し、彼の温度計は約 100 年間使用されました。 このスケールは、ミハイル・ロモノーソフを含む多くのロシアの学者によって使用されていましたが、ロモノーソフはそれを「逆転」させ、水の凝固点にゼロを置き、沸点に 150 度を置きました。

フックの学位 - 歴史的な温度単位。 フックスケールは、固定ゼロを備えた最初の温度スケールと考えられています。

フックが作成したスケールの原型は、1661 年にフィレンツェから彼に届いた温度計でした。 1年後に出版されたフックの『Micrographia』には、彼が開発したスケールについての記述がある。 フックは 1 度をアルコールの体積の 1/500 の変化として定義しました。つまり、フック 1 度は約 2.4 °C に相当します。

1663 年、王立協会の会員はフック温度計を標準として使用し、他の温度計の測定値をそれと比較することに同意しました。 オランダの物理学者クリスティアン・ホイヘンスは 1665 年にフックとともに、氷と沸騰水の融解温度を使用して温度スケールを作成することを提案しました。 これは、固定ゼロと負の値を備えた最初のスケールでした。

ダルトン学位 – 歴史的な温度の単位。 ダルトン スケールは対数であるため、特定の値 (ケルビン、摂氏、華氏などの従来の温度スケールの単位) はありません。

ダルトンスケールは、均一なスケールを備えた従来の温度計では温度測定液体の不均一な膨張により誤差が生じたため、高温での測定を行うためにジョン・ダルトンによって開発されました。

ダルトンスケールのゼロは摂氏ゼロに相当します。 ダルトン スケールの特徴は、その絶対零度が − ∞°Da であること、つまり、到達不可能な値であることです (ネルンストの定理によれば、実際にそうなります)。

ニュートン度 - 現在使用されていない温度の単位。

ニュートン温度スケールは、熱物理学研究を行うために 1701 年にアイザック ニュートンによって開発され、おそらくセルシウス スケールのプロトタイプでした。

ニュートンは亜麻仁油を温度測定流体として使用しました。 ニュートンは真水の凝固点を0度とし、人体の温度を12度と定めました。 したがって、水の沸点は33度になります。

ライデン学位 は、-183 °C 未満の極低温を測定するために 20 世紀初頭に使用された歴史的な温度単位です。

このスケールは、1897 年以来カメルリング オンネス研究所が置かれているライデンから来ています。 1957 年、H. ファン ダイクと M. デュラウは L55 スケールを導入しました。

75% のオルト水素と 25% のパラ水素からなる標準液体水素の沸点 (-253 °C) を 0 度とみなしました。 2 番目の基準点は液体酸素の沸点 (-193 °C) です。

プランク温度 ドイツの物理学者マックス・プランクにちなんで名付けられた、プランク単位系では T P で表される温度の単位です。 これはプランク単位の 1 つであり、量子力学の基本的な限界を表します。 現代の物理理論は、重力の量子理論が発達していないため、これ以上熱いものを記述することができません。 プランク温度を超えると、粒子のエネルギーが非常に大きくなり、粒子間の重力が他の基本的な相互作用に匹敵するようになります。 これは、現在の宇宙論の概念によると、ビッグバンの最初の瞬間 (プランク時間) における宇宙の温度です。

ガスの圧力は、移動する分子のカオス的な衝撃によって決まります。 これは、ガス冷却中の圧力の減少は、分子の並進運動の平均エネルギーの減少によって説明できることを意味します ()。 分子動力学理論の基本法則に従って、ガス圧力は次のときにゼロに達します。

気体分子の濃度 n は一定でゼロではないと考えられます。

理想気体の絶対温度

ガス冷却には限界があります。 絶対零度は、分子の並進運動が停止する温度です。

理想気体（現実の気体とは異なります）は、どの温度でも気体状態を保ちます。 分子の並進運動が停止する温度は、J. Charles が定義した法則から求めることができます。つまり、理想気体の圧力の温度係数は気体の種類に依存せず、次のようになります。 。 この場合、任意の温度における理想気体の圧力は次のようになります。

ここで、 t は摂氏スケールの温度です。 - での圧力。 式 (2) の圧力をゼロとみなして、理想気体の分子が並進運動を停止する温度を表します。

V. ケルビンは、結果として生じる絶対ゼロの値は、あらゆる物質の分子の並進運動の停止に対応すると仮定しました。 絶対零度 (T=0 K) を下回る温度は自然界には存在しません。 絶対零度の温度では、熱運動のエネルギーが負になることはできないため、分子の熱運動のエネルギーを奪って物体の温度を下げることは不可能です。 実験室では、絶対零度（約 1000 分の 1 度）に近い温度が得られます。

熱力学的温度スケール

熱力学温度スケール (ケルビン スケールとも呼ばれる) によれば、開始点は絶対零度温度です。 温度は大文字の T で表されます。度の大きさは摂氏スケールの度と同じです。

異なる温度計算を使用して導関数を取得した場合でも、導関数は同じになります。

ケルビン スケールからセルシウス スケールに移行しても、体積膨張の熱係数と圧力係数の定義は保持されます。

国際単位系 (SI) では、温度の基本単位はケルビン (K) と呼ばれます。 SI システムは、熱力学温度スケールを使用して温度を測定します。

国際協定に従って、ケルビン サイズは次の条件から決定されます。牛の三重点の温度は 273.16 K とされます。水の三重点は摂氏で表すと、氷の融解温度である 0.01 ℃に相当します。ケルビンは 273.15 K に相当します。

ケルビンで測定された温度は絶対温度と呼ばれます。 絶対温度と摂氏温度の関係は次の式に反映されます。

理想気体の絶対温度、分子の運動エネルギー、圧力

分子の並進運動の平均エネルギーは、ガスの温度に正比例します。

ここで、 はボルツマン定数です。 式(6)は、分子の並進運動の運動エネルギーの平均値は理想気体の種類には依存せず、その温度のみで決まることを意味する。

理想気体の圧力はその温度によってのみ決まります。

問題解決の例

例 1

エクササイズ	気体分子の並進運動の平均運動エネルギーは、摂氏スケールで何度の温度で J に等しくなりますか?
解決	問題を解決するための基礎として、熱力学的スケールでの温度と分子の平均運動エネルギーを結び付ける法則を採用します。 (1.1) から絶対温度を表しましょう。 温度を計算してみましょう。 ケルビン単位の温度と摂氏単位の温度は次の式で関係付けられます。 ガスの温度は次のとおりであることがわかります。
答え

例 2

エクササイズ	理想気体分子の並進運動の過程を図1のグラフで表すと、その平均運動エネルギーはどのように変化するのでしょうか?
解決	問題を解決するための基礎として、理想気体の状態方程式を次の形式でとります。

• 温度 (ラテン語の temperatura - 適切な混合、正常な状態に由来) は、熱力学システムを特徴付ける物理量であり、物体のさまざまな程度の加熱の直感的な概念を定量的に表します。

  生き物は、感覚を通して暑さや寒さの感覚を直接感じることができます。 ただし、温度を正確に測定するには、機器を使用して温度を客観的に測定する必要があります。 このような装置は温度計と呼ばれ、いわゆる経験的温度を測定します。 経験的な温度スケールでは、2 つの基準点とそれらの間の分割数が確立されます。これが、現在使用されている摂氏、華氏、およびその他のスケールが導入された方法です。 ケルビンで測定される絶対温度は、自然界には最低温度限界、つまり絶対零度があるという事実を考慮して、一度に 1 つの基準点ずつ入力されます。 温度の上限値はプランク温度によって制限されます。

  システムが熱平衡にある場合、そのすべての部分の温度は同じになります。 それ以外の場合、システム内でエネルギーがシステムのより加熱された部分から加熱されない部分に伝達され、システム内の温度が均一化されます。システム内の温度分布またはスカラー温度場について話します。 熱力学において、温度は強力な熱力学量です。

  熱力学とともに、温度の他の定義が物理学の他の分野に導入される可能性があります。 分子運動理論は、温度が系の粒子の平均運動エネルギーに比例することを示しています。 温度は、エネルギー準位に応じた系の粒子の分布 (マクスウェル - ボルツマン統計を参照)、速度に応じた粒子の分布 (マクスウェル分布を参照)、物質の電離度 (サハ方程式を参照)、スペクトル放射密度 (プランクの式を参照）、総体積放射密度（ステファン・ボルツマンの法則を参照）など。ボルツマン分布のパラメータとして含まれる温度は、マクスウェル分布では励起温度、マクスウェル分布では運動温度、サハ式ではイオン化と呼ばれることがよくあります。ステファン・ボルツマンの法則における温度 - 放射温度。 熱力学的平衡状態にある系では、これらのパラメータはすべて互いに等しく、単に系の温度と呼ばれます。

  国際量系 (ISQ) では、熱力学温度が系の 7 つの基本物理量の 1 つとして選択されます。 国際単位系に基づく国際単位系 (SI) では、この温度の単位であるケルビンは 7 つの基本 SI 単位のうちの 1 つです。 SI システムおよび実際には、セルシウス温度も使用されます。その単位はケルビンと同じセルシウス度 (°C) です。 地球上のほとんどの気候プロセスと生きた自然界のプロセスは -50 ～ +50 °C の範囲に関連しているため、これは便利です。