Co to jest temperatura?
Temperatura jest to skalarna wielkość fizyczna, charakteryzująca stan równowagi termodynamicznej układu makroskopowego. Zgodnie z zerową zasadą termodynamiki, każdemu stanowi równowagi układu fizycznego można przyporządkować pewną wielkość o takiej własności, że dwa ciała znajdują się w stanie równowagi termicznej wtedy i tylko wtedy, gdy ich temperatury są sobie równe.
Temperatura - skalarna wielkość fizyczna, jeden z parametrów określających stan układu termodynamicznego; jest miarą średniej energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząsteczek (atomów) danego układu (ciała); jednostką temperatury w układzie SI jest kelvin (1K)
Skale temperaturowe
Skale temperatur są to zbiory wartości temperatur uporządkowanych w taki sposób, że każdej temperaturze (pojętej jako określony stan cieplny) przyporządkowana jest określona wartość wyrażona iloczynem wartości liczbowej i jednostki temperatury przyjętej w danej skali.
Zdefiniowanie skali temperatur wymaga:
1) Przyjęcia co najmniej jednej temperatury jako punktu podstawowego skali i przyporządkowanie tej temperaturze określonej wartości;
2) Określenia przyjętej jednostki temperaturowej;
Za punkty podstawowe skali temperatur przyjmuje się najczęściej temperatury równowagi międzyfazowej układów jednoskładnikowych (np. temperatury wrzenia, krzepnięcia, topnienia lub punktów potrójnych substancji czystych). Najczęściej wybiera się punkty i substancje odznaczające się dużą odtwarzalnością i niezmiennością. Na przykład temperatura punktu potrójnego wody (273,16 K = 0 C) czy temperatura wrzenia wody (100 C) pod ciśnieniem 101325 N/m3 (1 atmosfery fiz.)
Ponieważ temperatura należy do wartości, które mierzymy metodą pośrednią - mierząc inne wielkości zależne od temperatury, określenie jednostki temperaturowej wynika z przyjętej zależności pomiędzy wybraną własnością określonego ciała i temperaturą. Ciało takie nazywamy ciałem termometrycznym, a własność - własnością termometryczną. Tą ostatnią może być na przykład objętość określonej masy rtęci, ciśnienie określonej masy rzeczywistego gazu przy stałej objętości, opór elektryczny czujnika platynowego itd. W najprostszym ujęciu zależność pomiędzy temperaturą a wartością termometryczną przedstawia się liniowo. Teoretycznie możliwe jest istnienie nieskończonej ilości skal temperatur ze względu na dowolność w wyborze substancji termometrycznych i przyjmowanych punktów podstawowych skali. Do najważniejszych skal temperatur stosowanych obecnie należą: skala Kelvina, Celsjusza, Fahrenheita oraz mniej znane lub nie stosowane już skale: Rankine'a, Raumura oraz Międzynarodowa
Praktyczna Skala Temperatur.
1) Skala Kelvina - jest podstawową jednostką temperatury układu SI, powstała przez przyporządkowanie punktowi potrójnemu wody wartości równej 273,16 K. Za wartość zerową tej skali przyjęto temperaturę zera absolutnego. Jednostką temperatury w tej skali jest kelwin (1K). Wartość T dobrano w taki sposób aby między wartością temperatury Tk w skali Kelvina a wartością temperatury tc w skali Celcjusza zachodził związek.
Tc = Tk - 273,15 Tk = Tc 273,15
2) Skala Celsjusza - jest oparta na dwóch punktach stałych: 0C - temperaturze topnienia lodu przy ciśnieniu normalnym i 100C - temperaturze wrzenia wody przy ciśnieniu j.w. Jednostką temperatury w tej skali jest jeden stopień Celsjusza (1C). Początkowo skala Celsjusza była określana na podstawie cieplnych zmian objętości rtęci, następnie po wielu udoskonaleniach przekształcono ją w Międzynarodową Praktyczną Skalę Temperatur.
3) Skala Fahrenheita - była początkowo oparta na dwóch punktach stałych: 0F - temperatura topnienia mieszaniny śniegu i salmiaku) i 100F, będącej naturalną temperaturą ciała ludzkiego. Obecnie skalę Fahrenheita definiuje się przez przyporządkowanie 0C wartości 32F oraz 100C - 212F. Jednostką temperatury w tej skali jest jeden stopień Fahrenheita. Związek pomiędzy temperaturą w skali Celsjusza i Fahrenheita ma postać:
Tf = 32 Tc Tc = (Tf - 32)
4) Skala Raumura - powstała przez przyporządkowanie temperaturze 0C wartości 0R,
a temperaturze 100C wartości 80R. Jednostką w tej skali jest jeden stopień Reumera. Skala ta nie jest obecnie stosowana.
Tr = Tc Tc = Tr
5) Skala Rankine'a - powstała przez przyporządkowanie punktowi potrójnemu wody wartości 491,688Rank. Jednostką temperatury w tej skali jest jeden stopień Rankine'a. Pomiędzy wartością w skali Rankine'a a wartością w skali Fahrenheita zachodzi związek:
Trank = Tf 459,67
6) Międzynarodowa Praktyczna Skala Temperatur - zamiennie skala Kelvina i Celsjusza.
