Temperatura to funkcja stanu w termodynamice, która podobnie jak ciepło jest związana z sumaryczną energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ.
Temperatura jest miarą "chęci" do dzielenia się ciepłem. Jeśli dwa ciała mają tę samą temperaturę, to w bezpośrednim kontakcie nie przekazują sobie ciepła, gdy zaś mają różną temperaturę, to następuje przekazywanie ciepła z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej - aż do wyrównania się temperatur obu ciał.

Skale temperatur

Określenie powyższe pozwala porównywać temperatury, ale nie określa skali temperatury, na przykład nie określa kiedy temperatura jednego ciała jest dwa razy wyższa od temperatury drugiego. Dlatego fizycy konstruują skale temperatur – pierwotnie były one oparte na rozszerzalności cieczy, później na własnościach gazów, współcześnie definiuje się temperaturę poprzez odwołanie do fizyki statystycznej.

Skale historyczne

Pierwsi konstruktorzy termometrów i skal temperatur opierali swe skale na znanych im zjawiskach, najczęściej przyjmowano, że zmiana temperatury jest proporcjonalna do zmiany objętości cieczy (alkoholu, rtęci). W skalach tych przyjmowano za odniesienie temperaturę dwóch zjawisk, które zachodzą zawsze w tej samej temperaturze. W skali Celsjusza przyjmuje się, że 0°C odpowiada temperaturze krzepnięcia wody, a 100°C to temperatura wody wrzącej pod normalnym ciśnieniem (choć Celsjusz pierwotnie przyjmował odwrotnie). W takich skalach istnieją temperatury ujemne.

Termodynamiczna skala temperatury

Fizycy badając własności gazów zauważyli, że we wszystkich wzorach do temperatury w skali Celsjusza trzeba zawsze dodawać stałą wartość 273,15 dlatego wprowadzono skalę temperatur, zwaną bezwzględną lub absolutną. Skalę tą określa na podstawie równania stanu gazu idealnego (równania Clapeyrona): p·v=n·R·T. Temperaturę określa się na podstawie pomiaru ciśnienia i objętości gazu idealnego.
Skala bezwzględna temperatury określa temperaturę 0 jako taką temperaturę gazu idealnego, w której gaz przy zadanym ciśnieniu będzie miał zerową objętość, co odpowiada temu, że w tej temperaturze wszelki ruch cząsteczek gazu ustaje. W rzeczywistości jednak objętości cząsteczek gazu są niezerowe, oznacza to że rzeczywistym termometrem gazowym nie można mierzyć dowolnie niskich temperatur.
Temperatura zera bezwzględnego jest najniższą temperaturą jaką mogą uzyskać ciała, w temperaturze tej wszystkie cząstki substancji mają najmniejszą możliwą energię, według mechaniki klasycznej ruch cząsteczek całkowicie ustaje, a według mechaniki kwantowej cząsteczki wykonują drgania o najmniejszej amplitudzie (drgania zerowe). W temperaturze zera bezwzględnego wszystkie ciała są w stanie stałym. Wyjątkiem jest hel który w pewnym zakresie ciśnienia pozostaje cieczą w dowolnie niskich temperaturach.
Do stosowanych powszechnie jednostek temperatur, zdefiniowano nowe tak by ich zero odpowiadało temperaturze zera bezwzględnego. Jest to odpowiednio skala Kelvina odpowiadająca skali Celsjusza oraz skala Rankine'a odpowiadające skali Fahrenheita.
Kelwin jest standardową jednostką temperatury przyjętą w Układzie SI i uznawaną przez cały świat naukowo- techniczny.

Jednostki temperatur

Najczęściej używaną w Polsce i wielu innych krajach jednostką temperatury są stopnie Celsjusza.
Wzór do przeliczania stopni Celsjusza na kelwiny jest następujacy:
T[1] = t[2] + 273.15

W USA, w dalszym ciągu używa się stopni Fahrenheita. W tej skali temperatura zamarzania wody jest równa 32 °F a wrzenia 212 °F. Wzór przeliczający stopnie Fahrenheita na stopnie Celsjusza:
t[3] = (5/9) · (tF[4] - 32)

Porównanie temperatur w różnych skalach
Zjawisko Kelwin Celsjusz Fahrenheit Rankine Delisle Newton Réaumur Rømer
Zero absolutne 0 -273.15 -459.67 0 559.725 -90.14² -218.52 -135.90
Zero Fahrenheita 255.37 -17.78 0 459.67 176.67 -5.87 -14.22 -1.83
Zamarzanie wody 273.15 0 32 491.67 150 0 0 7.5
Średnia temperatura ciała człowieka 310.0 36.8 98.2 557.9 94.5 12.21 29.6 26.925
Wrzenie wody 373.15 100 212 671.67 0 33 80 60
Topnienie tytanu 1941 1668 3034 3494 -2352 550 1334 883

Inne skale: barwa żaru, barwa nalotowa stali.
Publikacja wraz ze zdjęciami jest udostępniona w Encyklopedii "Zgapedia" części portalu zgapa.pl. Treść objęta jest licencją GNU FDL Wolnej Dokumentacji w wersji 1.3 lub dowolnej pózniejszej opublikowanej przez Free Software Foundation i została ona opracowana na podstawie Wikipedii, tutaj możesz znaleźć artykuł źródłowy oraz autorów. Warunki użytkowania Encyklopedii znajdziesz na tej stronie.
Prezentowane filmy poczhodzą z serwisu YouTube, portal zgapa.pl nie jest ich autorem i nie ponosi odpowiedzialności za ich treści.