熱物理学

温度と温度目盛り

温度は熱状態を表し、セルシウス、ケルビン、華氏の目盛りは固定点で関係づけられます。

温度は物体の温冷を示し、自発的な熱の流れを高温側から低温側へ定めます。

基準点と換算

1 atm では純水は 0 ℃ = 273.15 K = 32 ℉ で凍り、100 ℃ = 373.15 K = 212 ℉ で沸騰します。摂氏が負でもケルビン温度は正の場合があります。

クイックチェック

温度目盛りは、再現可能な熱状態に数値を割り当てます。摂氏からケルビンへは 273.15 を加えますが、温度差の数値は両目盛りで同じです。華氏では目盛り幅が異なり、5 ℃ の変化は 9 ℉ に相当します。温度計を読むときは物体と熱平衡に達するまで待ち、温度と熱を区別します。温度は状態量ですが、熱は温度差によって移動するエネルギーです。水の凝固点・沸点は標準大気圧付近での基準値にすぎず、高地では気圧が低いため沸点も下がります。物理の式でケルビンを使うのは、絶対零度が熱力学温度の自然な原点だからであり、物質がそこで完全に静止するという意味ではありません。

測定値は 20 ℃、293.15 K のように数値と目盛りを併記します。目盛りを省くと数値を意味のある形で比較できません。摂氏では 20 ℃ が 10 ℃ の二倍の温度を意味しません。気体の法則で意味を持つのは絶対温度の比だけです。屋外の気温を測るときは温度計を直射日光から避けます。放射を吸収すると周囲の空気より温度計自体が高温になることがあります。