問題 11

次の各文章の【1】～【13】の中に入れるべき最も適切な字句、数値、式又は記述をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。なお、【2】は2箇所あるが、同じ記号が入る。(配点計50点) (1) 材質の異なる2本の【 1 】の両端を接続して回路を構成し、2つの接点を異なった温度に保つと、ゼーベック効果により回路に【 2 】が生じる。この大きさは、2本の材質が決まれば【 3 】によってのみ決まる。したがって、一方の接点の温度を一定に保ち、この回路に生じる【 2 】を測定することにより、もう一方の接点の温度を知ることができる。この原理を利用して温度を計測しているのが【 4 】である。

(2) 液体を入れた容器の底にかかる圧力は、液体の重量による圧力と、液面にかかる圧力の和に等しい。したがって、容器の底にかかる圧力Pは、液体の密度を$\rho$、重力の加速度をg、容器の液位をh、液面にかかる圧力を$P_s$とすると、【 5 】で表される。この原理を用いて、容器の底にかかる圧力と液面にかかる圧力の差圧から液位を求める計器が圧力式液面計である。この計器を用いる際には、液体の密度が液体の【 6 】及び【 7 】に依存することに注意が必要である。 いま、液面計の差圧の測定値が1kPa上昇したときを考える。重力の加速度を$9.8m/s^2$とすると、液体が密度$1000kg/m^3$の水の場合には、液位は約【 8 】[mm]上昇したことになる。もし、液体が灯油の場合には、水と比べると液位の上昇は【 9 】なる。

(3) 流れている流体に加熱した物体を接触させると、流体は熱エネルギーを得て温度が上昇する。このとき、流体が得る熱量は、「流体の【 10 】×流体の温度上昇度×流体の流量」に比例する。この原理を用いて流量を計測する計器が熱式流量計である。計測対象となる流体の種類は主に【 11 】であり、その【 12 】が直接に高精度で測定できるのが特徴である。 実際の熱式流量計は、流れの主流と細管によるバイパス流を並流させる構造のものが多い。計測部の細管の周りには、同一電流が流れる加熱抵抗体兼温度センサの抵抗が二つ巻いてあり、流体に流れがないと両抵抗の温度は同じであるが、流れると温度差が生じる。この温度差を電気抵抗として検出している。また、主流のフローエレメントの流動抵抗により、【 13 】を一定に保つことで、さまざまな流量範囲の計測に対応している。