放射温度計、赤外線、窒素

質問

今、放射温度計での温度測定を試みています。
水蒸気等を測定対象物と温度計の間に挟むと、
水蒸気が放射する赤外線を余分に受け、
数値が若干大きくなります。
窒素では２原子分子のため、極性がないためこういった熱放射は
起こらないと聞いています。
しかし、私が実験している限り、測定物周辺に窒素をある程度流し込んでいると
値が大きくなり、窒素を流し込むのを止めると値が下がってしまいます。
これはなぜでしょうか。
窒素を流し込む圧力で測定対象物が少々冷めているだけでしょうか。
私は、最近初めてこの分野について勉強し始めたので頭を悩ませています。
誰かご存知の方がいらしたらご鞭撻宜しくお願い致します。

回答No.1

kagakusuki · ベストアンサー

単なる推測に過ぎませんし、自身もあまり無かった事から、これまでは回答を差し控えていたのですが、１週間近く経っても他の回答が付かない様ですので、御参考程度になればと思い、ここに回答させて頂きます。

>水蒸気等を測定対象物と温度計の間に挟むと、水蒸気が放射する赤外線を余分に受け、数値が若干大きくなります。

との事ですが、その水蒸気の温度は測定対象物の温度よりも高温なのではないでしょうか？
　もし、間に挟んだ水蒸気の温度が測定対象物の温度よりも低い場合には、測定対象物から放射される赤外線の一部を水蒸気が吸収する量の方が、水蒸気から放射される赤外線の量を上回り、放射温度計の数値が小さくなると思います。

　そこで確認したいのですが、若しかしますと、測定対象物の温度が周囲の気温よりも高いという事は無いでしょうか？
　もし、測定対象物の温度が周囲の気温よりも高い場合には、通常の空気中には水蒸気（及び二酸化炭素）等の、遠赤外線を吸収/放射し易いガスを含んでいますから、測定対象物から放射される赤外線の一部は、空気によって吸収されてしまい、測定対象物の周囲が真空となっている場合と比べて、放射温度計の数値は小さくなる可能性があるのではないかと思います。
　そこへ、遠赤外線をあまり吸収/放射しない窒素ガスを流し込みますと、窒素ガスボンベ中の窒素ガスは水蒸気を含んでいない乾燥ガスですから、窒素が混入した分だけ空気中の水蒸気濃度は低下します。
　水蒸気濃度が低下しますと、吸収される遠赤外線の量が減少しますから、放射温度計が受け取る遠赤外線の量が多くなる可能性があるのではないかと思います。（二酸化炭素に関しましては、元々、水蒸気と比べて濃度か低いため、どの程度影響するのかは判りません）
　そして、窒素を流し込むのを止めますと、測定対象物の周囲の空気は隙間を通じて速やかに外気と入れ替わり、水蒸気濃度が窒素を注入する前と同程度にまで戻りますから、放射温度計が受け取る遠赤外線の量が減少する可能性があるのではないかと思います。

　但し、これはあくまでも測定対象物の温度が周囲の気温よりも高い場合において成り立つ話しであり、測定対象物の温度が周囲の気温と比べて同程度である場合や、逆に測定対象物の温度の方が低い場合には成り立たない話だと思います。

　後、余談ですが、

>窒素では２原子分子のため、極性がないためこういった熱放射は起こらないと聞いています。

　との事ですが、2原子分子の中にも弗化水素の様に極性を持つものが御座いますし、３原子分子の中にもオゾンの様に極性を持たない分子も存在しております。