温度系数

✍ dations ◷ 2025-04-04 07:52:06 #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

  • 神经元神经元(英语:neuron),又名神经原或神经细胞(英语:nerve cell),是神经系统的结构与功能单位之一。神经元能感知环境的变化,再将信息传递给其他的神经元,并指令集体做出反应。神经元占了
  • Yale University Press耶鲁大学出版社是美国耶鲁大学的大学出版社(英语:university press)。它于1908年由 George Parmly Day 创建, 在1961年成为耶鲁大学的官方部门,但财政和运作自主。截至2009年,耶鲁
  • 加里·库珀加里·库珀(英语:Gary Cooper,1901年5月7日-1961年5月13日)是一位美国知名演员,曾经获得5次奥斯卡最佳男主角奖提名,总共夺得2次奥斯卡最佳男主角奖(《约克军曹》与《日正当中》)与1
  • 大德科学园区大德科学园区(韩语:대덕연구개발특구 / 大德硏究開發特區)是一座位于大韩民国大田广域市儒城区的科学园区。大德科学园区成立于1974年,是韩国最大的科学园,被称为“韩国科技的摇
  • 麦克·迈尔斯迈克·约翰·梅尔斯(Michael John Myers,一般称呼迈克·梅尔斯,Mike Myers,1963年5月25日-)是一位英国苏格兰裔加拿大人艾美奖得主、演员、喜剧演员、剧作家、电影制片,知名舞台剧
  • 381东北无名高地381东北无名高地战斗,联合国军称“Battle of Outpost Harry”,是朝鲜战争中1953年夏季进攻战役的一次战斗。美3师15团; 希腊营1953年6月10日21时30分,中国人民志愿军221团以其6
  • 煸炒是炒的一种,为中餐的一种常见烹调方法。煸炒的操作是先将炒锅内放少量底油,烧热,加入原料快速翻炒至熟透,调味而成。特点是鲜嫩汁薄。另外,一些菜肴经煸炒初步烹调原料后,再进
  • 甲状腺素甲状腺素是甲状腺激素之一,由氨基酸和碘组合而成。甲状腺素有促进细胞代谢,增加氧消耗,刺激组织生长、成熟和分化的功能,并且有助于肠道中葡萄糖的吸收。垂体前叶的促甲状腺激素
  • 马蜂亚科马蜂亚科又名长脚蜂亚科(Polistinae)亦称为长脚蜂,是胡蜂的一个类群。长脚蜂属于杂食性,幼虫时以成虫猎捕回来的毛毛虫等昆虫维生,成虫后会吃树液、花粉和花蜜。长脚蜂制作蜂巢时
  • 新井贵浩新井贵浩(1977年1月30日-)为日本的棒球选手、日本职业棒球协会会长,出生于广岛县广岛市中区。他曾效力于日本职棒广岛东洋鲤鱼、阪神虎等队伍,生涯通算300支本垒打、2000支安打。