温度を極める!その4の3・・・熱流は「ああ~♪川の流れのように~」

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熱流を体感できるのは熱流センサだけではありません。

温度勾配を見ることでおおよその熱流を知ることが出来るのです。

しかし、それにはグラフが必要。

スケーリング変更が出来る温度のトレンドグラフは必須になります。

 

今回は熱流を川の流れにたとえて説明をしますね。

題して・・・「ああ~♪川の流れのように~」であります。

熱流は川で言うと急流から清流までをイメージしています。

高低差が一番重要で熱流密度Q(W/m2)の式・・・

Q=(λ/d)・⊿Tからすると⊿Tが該当します。

 

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温度変化を35℃から15℃安定まで変化させたグラフがこちらです。

最初の15分程度で熱流が一番大きく流れます。

 

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次のグラフが熱流の中の状態。

温度差が小さくなると熱流量も小さくなることが分かりますね。

45分あたりで3~3.5℃の変化量です。

 

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さらに熱流が小さくなると・・・

1時間あたりで0.3℃の変化量です。

まさに川の流れのようであります。

 

さて、ここの重要点はひとつです。

 

仮にもっと早く温度を達成させようとして、

冷凍機やヒーターの能力を大きくしても変化量の大きいのは最初の熱流大の時間が短くなる傾向。

温度変化量が小さい場合はあまり改善されません。

しかも温度変化が一番小さい部分は時間も長いのです。

 

このグラフでは0.1℃以内の安定状態まで2時間かかっているので、

冷凍機やヒーターの能力を大きくしても10分程度短くしかならないことが予想されます。

 

熱流密度の式から言うと熱伝導の改善と熱流の面積を増やすのが重要なのです。

温度の道も険しいので・・・

温度標準の0.01℃安定までの時間はさらに長くなります。

 

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熱電対などで計ると表示は小数点以下1つ程度。

1時間あたりで0.3℃の変化量などは判断できません。

そこでこのような白金測温抵抗体の温度計が必要になるのです。

***高精度デジタル温度計仕様例***

センサ:3線式及び4線式温度センサ(Pt100)に対応

精度: ±0.01℃(4線式)、±0.05℃(3線式)

分解能: 0.001℃  測定範囲: -200℃~+850℃

 

ちなみに0.02℃安定の世界では4時間~6時間必要だったというグラフがこちら!

気象庁の温度校正器を作ったときのデータであります。

 

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そうそう、分解能の高い温度計のメリットとしてはもうひとつありました。

小数点以下2~3桁に着眼すると・・・

温度試験などの結果が早く予想が付きます。

目に見える変化量は貴重と言うことですね!

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