Temperatūra

Temperatūra ir fizikāls lielums, kas raksturo ķermeņa (vai vielas) sasilšanas pakāpi jeb siltumkustības intensitāti.

Temperatūra ir viens no termodinamikā izmantotajiem jēdzieniem. Temperatūra ir termodinamisku sistēmu raksturojošs makroskopisks parametrs, kam ir jēga tad, ja sistēma ir pietiekoši liela. Temperatūra raksturo vielas mikrodaļiņu (elektronu, atomu, molekulu) kustības ātrumu vielā. Temperatūra ir proporcionāla šo daļiņu haotiskās kustības vidējai kinētiskajai enerģijai, to izsaka šādi:

$T=2*E_{kin}/(3*k)$ , kur

T — temperatūra kelvinos; E_kin — vidējā kinētiskā enerģija; k — Bolcmaņa konstante.^[1]

Klasiskajā fizikā tiek uzskatīts, ka absolūtās nulles temperatūrā mikrodaļiņas nekustas un vielai piemīt nulles enerģija. Tomēr saskaņā ar trešo termodinamikas likumu absolūto nulli nav iespējams sasniegt, bet tikai tuvoties tai (no mūsdienu kvantu fizikas izriet, ka arī pie absolūtās nulles daļiņām piemīt t. s. nullsvārstības).

Lai gan temperatūra ir skalārs lielums, ar to var raksturot siltuma pārvietošanās virzienu siltumvadītspējas procesā. Siltums plūst no ķermeņa, kuram ir augstāka temperatūra, uz ķermeni, kam ir zemāka temperatūra.

Mērvienības

SI sistēmā temperatūru mēra kelvinos.

Ikdienā temperatūru parasti mēra Celsija grādos (0 °C ≈ 273,15 K). Atšķirīgu mērvienību, Fārenheita grādus, bieži lieto ASV.

Lai Celsija grādus pārvērstu kelvinos, lieto formulu:

$\mathrm {K=[^{\circ }C]\left({\frac {1\,K}{1\,^{\circ }C}}\right)+273,15\,K}$

Lai Fārenheita grādus pārvērstu Celsija grādos, lieto formulu:

$\mathrm {\ \!^{\circ }C={\frac {5\,^{\circ }C}{9\,^{\circ }F}}([^{\circ }F]-32\,^{\circ }F)}$

Temperatūras mērīšana

Pamatraksts: Termometrs

Temperatūru mēra ar termometru. Izmēra kādu no parametriem (piemēram, tilpumu vai elektrisko pretestību), termometram atrodoties termodinamiskā līdzsvara stāvoklī ar mērāmo sistēmu. Termometra galvenā sastāvdaļa ir kāda viela, kuras fizikālo īpašību maiņu, mainoties temperatūrai, lieto temperatūras reģistrēšanai. Atkarībā no termometriskās vielas izšķir vairāku veidu termometrus:

Gāzes (un kondensācijas) termometri. Tie mēra gāzes spiedienu (noslēgtā tilpumā), mainoties temperatūrai. Šos sauc arī par manometriskajiem termometriem, jo temperatūru tur nolasa no manometra. Kondensācijas termometrs no gāzes termometra atšķiras ar to, ka tur ir gaistošs šķidrums līdzsvarā ar savu tvaiku, un, mainoties temperatūrai, tas iztvaiko un kondensējas, mainot savu tilpumu.
Bimetāliskais termometrs sastāv no divu dažādu metālu vienāda garuma plāksnītēm, kas savienotas kopā. Tā kā dažādiem metāliem termiskās izplešanās koeficienti ir dažādi, mainoties temperatūrai, plāksnītes izliecas. Izliekums ir atkarīgs no temperatūras un to var viegli mērīt.
Šķidruma termometrs (visizplatītākais termometrs) mēra šķidruma izplešanos (tilpuma maiņu).
Pretestības termometrs mēra kāda materiāla elektriskās pretestības izmaiņas. Materiāls parasti ir kāds metāls (varš, platīns) vai pusvadītājs.
Termoelements (termopāris) mēra divu sametinātu metālu termoelektriskā EDS maiņu. Ar to var mērīt augstākas temperatūras nekā ar pretestības termometriem.
Pirometrs mēra siltumstarojumu (un gaismas starojumu), kas nāk no mērāmā ķermeņa. Šeit par termometrisko vielu iespējams lietot arī pašu mērāmo vielu, ja zina tās melnuma pakāpi.