温度勾配とは

温度勾配は、距離に伴う温度の緩やかな変化です。 勾配の勾配は、マテリアル内で一貫しています。 異なる温度の2つの材料が物理的に接触すると、勾配が確立されます。 温度勾配の測定単位は、1インチあたり°Fや1メートルあたり°Cなど、単位距離あたりの度数です。

多くの温度勾配が自然に存在し、他の温度勾配が作成されます。 地球上の最大の温度勾配は地球そのものです。 地球のコアの温度は約9,000°F（5,000°C）と推定されます。 コアとマントルの境界では6,650°F（3,700°C）であり、地殻温度は約200°F（93°C）です。 各層には、層の熱伝導率に応じて、異なる勾配の温度勾配があります。

地球と太陽の間には大気が存在しないため、温度勾配はありません。 熱容量は、材料が熱を保持する能力です。 真空の熱容量はゼロです。

対流は温度勾配を破壊します。 ソースのポットを加熱すると、バーナーに最も近い液体が最も高温になります。 攪拌すると、熱い液体が冷たい液体と混ざり、熱が均等に分散され、温度勾配が無効になります。

攪拌せずに放置すると、対流熱伝達により温かい液体が上昇し、低温の液体が落下し、ある程度の循環が発生しますが、能動的な攪拌ほど効果的ではありません。 時間が経つにつれて、底から熱を伝達する伝導力は、水を循環させる対流力と平衡を確立します。 熱源が低い場合、循環が遅くなり、温度勾配が急になり、ソースが底で燃える可能性があります。 熱が高い場合、ソースは沸騰し、対流による熱伝達は高くなり、温度勾配はゼロに近くなります。

断熱材は、熱源の隣に熱伝導率の低い材料を配置することにより、熱伝達を遅らせるために使用されます。 断熱材は、断熱された物体と周囲条件との間の温度勾配を維持するのに役立ちます。 泡が熱を伝えにくいため、コーヒーはアルミニウムカップよりも泡カップの方が暖かくなります。 同様に、コーヒーを飲む人は、温度勾配がゼロに近く、カップの外側の温度がカップの内側とほぼ同じであるため、アルミ製のカップを数本指で火傷することがあります。

温度勾配が安定するためには、一定の熱源と利用可能なヒートシンクが必要です。 化学反応を行う場合を除き、一定の勾配を維持することはほとんど重要ではありません。 多くの産業プロセスでは、慎重な熱制御が必要です。 また、最適なパフォーマンスを得るために、生細胞は慎重に熱制御を維持する必要があります。 科学者は、人体全体がコアと外界との間の温度勾配をどのように維持するかを理解していますが、個々の細胞で利用可能なオプションはあまり明確ではありません。