Vol.198 さまざまな計測単位の定義と計測方法について

さまざまな計測単位の定義と計測方法について

~地球上における「3つの温度単位」と計測方法~

「温度」という言葉を辞書で調べてみると、
「物体の冷たさ・温かさの程度を示す尺度」
という説明が出てきます。
さらに詳細に求めると、物理学の領域となり、
「物体間で熱の移動が発生する際に、熱平衡状態を特徴づける量」
と説明されています。

この説明からわかる通り、温度の正体とは、実は「熱の量」なのです。
異なる温度をもつ物体(気体・液体・個体)」の間には必ず“熱の流れ”が生じており、交わると双方で同じ温度になろうとする性質があります。例えば1℃の水と100℃の水とでは「熱の量」が異なり、水の中に含まれる“分子の運動量”も異なります。両方の水を同じ容器に入れると、温度の高い方の水の運動が低い方の水に伝わり、両方の水の中間温度に近づくにつれて徐々に運動が落ち着いて行きます。最終的に運動量が釣り合った状態を「熱平衡状態」といい、この状態で温度は一定となります。一般的に使われている「温度計」は、この“熱の流れ”の性質を利用して、アルコールや水銀などの体積によって温度を定量化しているのです。

さまざまな計測単位の定義と計測方法について

また、温度にはさまざまな単位があります。現在もっとも広く使われている単位は、1気圧の条件下で水の融点と沸点を100等分した「摂氏(セルシウス度)」ですが、これ以外にも「熱力学」の領域で使用され、融点と沸点を180等分した「絶対温度(K:ケルビン)」や、「華氏(F:ファーレンハイト)があります。「絶対温度」では、摂氏-273.15℃が「0K」、摂氏100℃が、「373.15K」です。「華氏」では、摂氏-17.83℃が「0F」、摂氏100℃が「212F」となります。
この3つの単位を歴史の古い順に並べると、「華氏」→「摂氏」→「絶対温度」となります。「摂氏」の後に誕生した「絶対温度」は、原子・分子の熱運動がほとんどなくなる温度を「0K」として定めた単位です。「摂氏」が、水の状態に着目した温度の単位であるのに対して、「絶対温度」は原子・分子の熱運動に注目した、いわゆる”物理学的”な単位であることがわかります。「絶対温度」は国際単位系であり、協約により精密に定められた目盛りが「国際温度目盛り」です。
今後も、さまざまな計測単位の定義と計測方法について触れて参りますので、ご注目ください。

ページトップへ