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真空ソリューション

圧力、温度、熱容量の測定

Compressed Air Wiki Physics of Air Compressors Basic Theory

こちらで物理学の基本が分かったので、次は物質の様々な側面の測定に使う物理単位について学ぶと良いでしょう。これが、圧縮空気を扱うときに非常に役立ちます。この記事では、圧力、温度、および熱容量を測定する場合の基本について説明します。

圧力およびその測定方法とは

海面から大気の上端に達する気柱の1平方メートルの面積にかかる力は約10.13 Nです。したがって、海面での絶対大気圧は1平方メートルあたり約10.13 x 104 Nであり、これは10.13 x 104 Pa(パスカル、圧力のSI単位)に等しくなります。別のよく使用される単位では、1 bar = 1 x 105 Paです。海面から高い(低い)ほど、大気圧は低く(高く)なります。

温度の測定方法

気体の温度を明確に定義することはさらに難しい作業です。温度は、分子における運動エネルギーの尺度です。分子は温度が高いほど速く運動し、温度が絶対零度になると完全に運動を停止します。ケルビン(K)スケールはこの現象に基づきますが、それ以外は摂氏つまりセルシウス(C)スケールと同様に目盛られています。

T = t + 273.2
T = 絶対温度(K)
t = 摂氏温度(℃)

熱容量の測定方法

熱容量の測定

熱はエネルギーの一形態であり、物質中の不規則な分子の運動エネルギーにより表されます。物体の熱容量とは、温度の単位変化(1K)を起こすために必要な熱量のことで、J/Kで表します。物質の比熱または比熱容量の方が一般的に使用されており、物質の単位質量(1 kg)に温度の単位変化(1K)を起こすために必要な熱量を言います。cp = 定圧比熱 cV = 定積比熱 Cp = 定圧モル比熱 CV = 定積モル比熱 定圧比熱は、定積比熱より常に大きくなります。物質の比熱は一定ではなく、一般的に温度が上昇すると大きくなります。実用目的の場合は、平均値を用いることができます。液体と個体の物質の場合は、cp ≈ cV ≈ cです。したがって、質量流量(m)を温度t1からt2に加熱するには、P = m x c x (T2 -T1)が必要です。ここで、P = 熱の仕事率 (W) m= 質量流量(kg/s)c = 比熱(J/kg x K)T = 温度(K)

cpがcVより大きいのは、cVは一定圧力の下で気体を膨張させる必要があるためです。cpとcVの比は、等エントロピ係数または断熱係数(K)と呼ばれ、物質の分子に含まれる原子数の関数です。


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