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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

絶対温度ケルビンとは

一般的に使われる温度の単位はさまざまですが、
熱力学を学ぶためには、熱力学で使われる温度の単位を正しく理解する必要があります。

 

 

・日本で使われている摂氏温度(せっしおんど) (℃)
・アメリカで使われている華氏温度(かしおんど) (°F)
・絶対温度 ケルビン(K)

 

があります。

 

日本で一般的に使われているのは 「摂氏 ℃」 です。標準気圧での水が凍る温度を0度、水が沸騰する温度を100度としています。そして、水が凍る温度と沸騰する温度を100等分した温度を1度と定めています。

 

アメリカで使われる華氏温度は、標準気圧での水が凍る温度を32度、水が沸騰する温度を212度としています。「なんか中途半端な数字だなー」と思いますよね。

 

元をたどれば華氏温度は、海水が凍る温度を0度、羊の肛門の温度を100度としています。羊の肛門の温度は風邪で発熱したときの人間の体温と同じだそうです。

 

以上のように、普段生活においては、「摂氏」 や 「華氏」 という温度の単位を使いますが、熱力学や物理学においては「絶対温度のK(ケルビン)」が温度の単位としてよく用いられます。下図は気体、液体、固体の温度範囲を単位別に示しております。

 

 

絶対温度と分子、原子の動きを見て頂くと分かりますが、温度が上がるにつれて原子や分子の動きが激しくなっていることがわかります。

 

また固体において、原子や分子は所定の位置で微妙に振動していますが、絶対温度が0度になると完全に停止します。つまり、絶対温度0度 = 熱エネルギーがゼロ ということになります。そして絶対温度0度以下にすることはできません。 この温度の事を「絶対零度」といい、単位にはK(ケルビン)が使われます。

 

以上のように、熱力学や物理学では、熱エネルギーという視点から物事を考えるため、絶対温度を使うのが都合良いわけです。

 

摂氏℃を絶対温度Kに換算する方法

絶対零度 は私たちが普段よく使う摂氏に置き換えると -273.16℃ になります。
また、1K=1℃ なので、1K温度が上がったといえば、1℃温度があがったこと同じです。

 

ゆえに絶対温度Tは次の式で表すことができます。

 

T[K] = t [℃]+273.16

 

普段使っている摂氏温度に273.16を足すことで絶対温度に換算できます。

 

(例) 100℃の場合

 

  100 [℃] + 273.16 = 373.16 [K]

 

現在において、絶対温度は世界的な基準温度として、SI単位で扱われています。

 

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