Temperatury procesowe
Wiele podstawowych zależności termodynamicznych zawiera temperaturę jako zmienną centralną. Określa ona gęstość, ciśnienie, szybkość reakcji, przepływ ciepła i stan skupienia.
Prostym przykładem jest prawo gazów idealnych:
p ⋅V = n ⋅ R ⋅ T
Gdzie p to ciśnienie, V to objętość, n to ilość substancji, R to uniwersalna stała gazowa, a T to temperatura bezwzględna. Równanie pokazuje, że ciśnienie, objętość i temperatura są ze sobą bezpośrednio powiązane.
W procesach wymiany ciepła siłą napędową jest różnica temperatur:
Q˙ = U·A·(T1-T2)
Gdzie Q˙ to strumień ciepła, U to całkowity współczynnik przenikania ciepła, A to powierzchnia wymiany ciepła, a T1 i T2 to temperatury uczestniczących układów.
Również przemiany chemiczne i fizyczne są silnie zależne od temperatury. Szybkość reakcji często można opisać równaniem Arrheniusa:
K = A · exp(- EA/(R · T))
Gdzie k jest stałą szybkości reakcji, A czynnikiem przedeksponencjalnym, EA energią aktywacji, R stałą gazową, a T temperaturą bezwzględną. Już niewielkie zmiany temperatury mogą mieć tutaj duży wpływ. W przypadku przemian fazowych temperatura procesu odgrywa kluczową rolę. W przypadku parowania obowiązuje:
Q˙= m˙ · Δhv
Gdzie m˙ to strumień masowy parującej substancji, a Δhv to entalpia parowania właściwa. Przemiana ciepła zachodzi na granicy faz i jest zależna od temperatury.
Oprócz bezwzględnej wartości temperatury procesu decydujące znaczenie mają jej dokładność i dynamika. Niedokładny pomiar temperatury może prowadzić do błędnych decyzji dotyczących procesu. Zbyt powolny pomiar może spowodować niestabilność lub opóźnienie w pętlach regulacyjnych.