温度を伝える

温度について

温度の話をする時、一緒に熱の話も出てくる事があります。しかし、温度と熱、これらは異なるものです。
温度は物体の温かさ・冷たさを表す尺度なのに対し、熱は物体に蓄えられたエネルギーです。 物体間でやり取りされるのが熱で、その結果を表したものが温度ということになります。 ここでは熱について、そして温度について取り上げます。

熱の正体

温度が高い物質ほど、たくさんの熱量（エネルギー）を持っています。
ではそもそも「熱」って何でしょうか？その正体は、熱振動とよばれる原子や分子の振動です。ものを触って熱いと感じるとき、その物体の表面にいる原子は、激しく振動しているのです。
また、低温には限界があるということが知られています。なぜなら、物質の温度を下げていくとやがて熱振動は完全に止まってしまうからです。このときの温度を絶対零度と言います。
1800年ごろ、フランスの2人の科学者、シャルルとゲーリュサックが気体の体積は温度に比例することを発見し、そのときに絶対零度は-273.15℃であることをつきとめました。

どうして熱い、冷たいと感じるの？

人や物体は熱をもっています。
人が物体に触れたとき、冷たく、あるいは温かく感じます。
人の皮膚には冷覚と温覚という温度受容器があり、そのため、人が自身の体温より温度の低いものに触れたときに、冷覚が反応し、脳へと信号を送ることで、冷たいと感じます。反対に人が自身の体温より温度の高いものに触れたときに、温覚が反応し、脳へと信号を送ることで、温かいと感じます。

熱の伝わり方

熱には3種類の伝わり方があります。

1熱伝導

物体に触れて相手から直接熱が伝わる現象を熱伝導といいます。中華鍋の取っ手を直接触ると火傷しそうなくらい熱く感じるのが、その現象です。
熱の伝わり方は物によって異なります。中華鍋の取っ手は熱くてとても素手では触れませんが、プラスチックの取っ手なら触れると思います。
これは物質固有の熱伝導率というものがあり、熱伝導率の高いものほど熱を伝えやすいという特徴があるからです。

2熱伝達

物体に直接触れなくても、その間の空気が熱を伝える現象を熱伝達といいます。焚火で炎に直接触る(熱伝導)と火傷してしまいますが、ある程度　離れたところで火にあたると暖をとれますね。焚火で空気が温められ、その空気が人に熱を伝えてくれるから暖かく感じる、この現象を熱伝達といいます(「風が吹けば桶屋が儲かる」ですね)。

3輻射

物体も空気もなくても熱が伝わる、この現象を輻射といいます。身近な例では太陽からの熱が地球上にいる我々まで届く現象があります。太陽と地球の間は宇宙空間で真空のため、熱伝達では熱を伝えるための気体がありません。それでも太陽からの熱は伝わります。これは物体は常にエネルギー(難しく言うと電磁波)を発していて、そのエネルギーは距離や媒体に影響せずに直接相手に届く現象があるからです。この現象を輻射といいます。

引火と発火の違い

引火

可燃性物質を加熱していき火源を近づけると燃え出す現象

※引火点：可燃物が燃焼に必要な可燃性蒸気を発生する最低温度

物質 引火点［℃］
ガソリン -43以下
アセトン -18
ベンゼン -11
メチルアルコール 11
灯油 40 ～ 60
軽油 40 ～ 70
重油 60 ～ 100
ナフタレン 79
グリセリン 160
ごま油 289 ～ 304
菜種油 313 ～ 320

発火

可燃性物質を加熱していき火源を近づけなくても燃え出す現象

※発火点：可燃物が燃え出す最低温度

物質 発火点［℃］
軽油 250
重油 250 ～ 380
灯油 255
ガソリン 300
菜種油 360 ～ 380
グリセリン 393
メチルアルコール 464
ベンゼン 498
ナフタレン 526
アセトン 538

食材の焦げる温度

食材は一般的に200℃を超えると糖分・油・タンパク質が炭化して焦げてしまいます。
茶褐色から黒色へ変化。焦げくさい悪臭が発生します。
食材をおいしく加熱するにはメイラード反応が起こる160～180℃〔中火〕の範囲で加熱しましょう。

金属の溶ける温度

金属耐熱ランキング　TOP10！

  1. タングステン（W）：3407℃
  2. レニウム（Re）：3180℃
  3. オスミウム（Os）：3045℃
  1. タンタル（Ta） ：2985℃
  2. モリブデン（Mo） ：2623℃
  3. ニオブ（Nb） ：2477℃
  4. イリジウム（Ir） ：2443℃
  5. ルテニウム（Ru） ：2250℃
  6. ハフニウム（Hf） ：2233℃
  7. テクネチウム（Tc） ：2157℃

最も融解温度が高い金属は、タングステン！
BEST 3の金属は全て3000℃超えです。
ランキング1,2位のタングステンとレニウムはＣ熱電対の構成材料です。

水素と極低温の世界

次世代のエネルギーとして水素が注目されていますね。酸素と激しく反応して水となる、この世に存在する最も軽い気体です。その水素の貯蔵、運搬の方法として、液体にすることが考えられています。なぜなら、常温では気体の水素を液体にすれば体積はおよそ800分の1で済み、効率が良いからです。ロケットの燃料にもこの液体水素が使われています。水素の沸点は-253℃ですから、液体として保存しておくには極低温に保っておく冷蔵庫が必要です。この冷蔵庫の中の温度をチェックするためには、やはり温度計が必要になります。 山里産業では、こういった極低温を測るための温度計も生産しています。

日常にある温度計

アナログタイプの温度計にはダイヤル式、管状の温度計があります。
ダイヤル式はガス、工業用途に使用されます。原理は熱膨張係数の異なる2種類の金属を張り合わせ、張り合わせた金属の変形の度合いでダイヤルが回転し温度を表示します。
管状は空気（気温）、水（水温）などに使用されます。原理は水銀温度計の場合、水銀が膨張し上下することで温度を表示します。

最近、よく目にするようになったカメラタイプの温度計

最近、よく目にするようになったカメラを用いた温度計。
カメラタイプの体温測定器です。このようなカメラタイプの体温測定は非接触での測定のため、接触での体温測定に比べウィルスなどの感染リスクを低減すると考えられています。
このカメラはサーマルカメラといい、熱を検知するカメラです。
人やものは常に赤外線を発してます。その赤外線を検知し、対象物の赤外線の強さを温度へ変換することでカメラにより、対象物の温度を測定しています。