温度系数

✍ dations ◷ 2025-09-14 07:56:12 #物质内的电场和磁场,电力工程,原子核物理学

温度系数(temperature coefficient)是指在温度变化1K时,特定物理量的相对变化。

以下的公式中,为特定的物理量,为量测物理量时的温度,0为参考温度,Δ为量测温度及参考温度的温度差,α为(线性)温度系数。则物理量可以用以下公式表示:

此处α的量纲为温度的倒数(1/K或K−1)。

以上式子的物理量和温度成线性关系,若物理量和温度的多项式或对数成正比,也可以在一定温度范围内计算温度系数,近似此范围内的物理量变化。若物理量是随温度指数增长或指数衰减(例如阿伦尼乌斯方程),只能在一个很小的温度范围内计算温度系数。

温度系数会随应用领域的不同而不同,例如核能、电子学或磁学均有其温度系数。物体的弹性模量也会随温度而变化,一般弹性模量会随温度升高而下降。

负温度系数(NTC)是指一物体在一定温度范围内,其物理性质(例如电阻)随温度昇高而降低。半导体、绝缘体的电阻值都随温度上升而下降。

热导率为负温度系数的材料自1961年起,常用在地板暖气(英语:Underfloor heating)中。负温度系数可以避免对地毯、豆豆椅、床垫的部分过度加热,部分过度加热可能会破坏木质地板,甚至会产生火灾。

半导体和陶瓷的电阻为负温度系数。

在设计电子元件及电路时需考虑温度对电阻和元件的影响。导体的电阻率对温度大致为线性变化,可以近似为下式:

其中

ρ 0 {\displaystyle \rho _{0}} = 0 °C)下的电阻率

不过半导体的电阻率对温度就是指数变化:

其中 S {\displaystyle S} 及则是决定其函数和特定温度下电阻率数值的系数。

而导体而言,即为其电阻温度系数。半导体的电阻温度系数则不太一致,有些文献将上述的为半导体的电阻温度系数。但描述半导体的电阻温度特性时,常会整理上式,使为常数e,以那时的来描述半导体的电阻温度特性。

上述性质常用在热敏电阻中。

电阻的正温度系数(PTC)是指材料的电阻值会随温度上升而上升,若一物质的电阻温度特性可作为工程应用,一般需要其阻值随温度有较大的变化,也就是温度系数较大。温度系数越大,代表在相同温度变化下,其电阻增加的越多。

大部分陶瓷的电阻为负温度系数,其统御方程为阿伦尼乌斯方程

其中为电阻,和为常数,而为绝对温度(K)。

常数和形成及移动载流子所需的能量有关,因此若B降的越低,材料越接近绝缘体。NTC电阻的目的就是选择适当的系数B,可以对温度有良好的灵敏度。利用常数可以建立以下电阻和温度的关系:

其中 R 0 {\displaystyle R_{0}} 为温度。可由上式看出 α T {\displaystyle \alpha _{T}} 是核反应度对温度的偏微分,也就是核反应度的温度系数。 α T {\displaystyle \alpha _{T}} 表示温度变化对核反应度的影响,可应用在被动式核能安全(英语:passive nuclear safety)。负的 α T {\displaystyle \alpha _{T}} 常被视为是核能安全的重要指标,不过由于实际反应器的大幅度温度变化(和理论上的均质反应器不同),限制了以此单一数值作为核能安全指标的可行性 。

在以水为中子减速剂的核反应器,总体核反应度对温度的变化会以核反应性对水温度的变化来表示,不过反应器中的不同材质(如燃料或包复层)均有个自的核反应度温度系数。水会随着温度升高而膨胀,因此中子在中子减速剂中运动的时间会变长,燃料的体积变化相对较小。燃料温度变化造成的核反应度影响,会形成一种称为多普勒展宽的现象,是指填充材料中的快中子吸收共振,避免中子被热化减速的现象。

相关

  • 能动性移动性(英语:motility,又称运动性、活动性)是生物学术语,意指能自发且独立地移动。此一名词可以应用在单细胞和多细胞的生命体上头。在细胞生物学和生医工程中,移动性通常是指细胞
  • eIF1eIF1(eukaryotic initiation factor 1,真核起始因子1)是一种参与真核翻译起始的重要的蛋白质。eIF1在起始密码子AUG的识别中发挥重要的作用,它能使起始密码子的识别具有很高的保
  • 纵火纵火是指蓄意焚烧建筑物、车辆、财物或山林等自然物的行为,在多数的法律中都被列为犯罪。纵火有别于自燃、意外火灾和闪电等自然现象引起的山火。所有由于肇事者行为偏离正常
  • 台北101大楼台北101(Taipei 101)是位于台湾台北市信义区的摩天大楼,楼高508米(1,667英尺),地上101层、地下5层,总楼地板面积37万1千平方米,由李祖原联合建筑师事务所设计,KTRT团队承造,于1999年9
  • 裸囊菌科裸囊菌科(学名:Arthrodermataceae)是子囊菌门散囊菌纲爪甲团囊菌目的一个科,共包含七个属 ,本科物种多为感染哺乳动物皮肤、毛发或指甲的皮肤癣菌(英语:dermatophyte)。本科真菌不具
  • 格里斯沃尔德诉康涅狄格州案格里斯沃尔德诉康乃狄克州案是美国在1965年的标志性案例,美国最高法院裁定《美国宪法》权利法案代表对隐私权作为基本权利。该案涉及康乃狄克州的《考姆斯托克法(英语:Comstock
  • 椰浆椰浆,又称椰汁、椰子汁、椰奶(英语:Coconut milk),从成熟的椰子的椰肉中榨出来的奶白色液体,是一种植物奶,而区别于椰子中原有的半透明香甜味液体(椰子水)。其颜色与浓郁的味道缘于它
  • 泰山羊氏泰山羊氏,亦称太山羊氏,是中国古代泰山郡的一个羊姓士族,自东汉至魏晋南北朝一直活跃于政治及军事舞台。泰山羊氏一脉源出于泰山郡南城县(今山东省平邑县魏庄乡境内)。虽然《后汉
  • 法国传统地区法国传统地区(法语:pays traditionnel de France),或自然区(法语:région naturelle),是具有一定范围、有同种物理特征(如地貌、地质、气候、土壤、水资源)的历史上有着同族人定居及
  • 弗朗索瓦·拉伯雷弗朗索瓦·拉伯雷(法语:François Rabelais 法语发音:.mw-parser-output .IPA{font-family:"Charis SIL","Doulos SIL","Linux Libertine","Segoe UI","Lucida Sans Unicode","