Temperatuur

Temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab süsteemi või keha soojuslikku olekut ehk soojusastet. Termodünaamilise tasakaalu puhul on süsteemi kõigi osade temperatuur ühesugune. Temperatuuride erinevuse korral siirdub soojus kõrgema temperatuuriga osadelt madalama temperatuuriga osadele kuni temperatuuride ühtlustumiseni. Molekulaarkineetilise teooria kohaselt iseloomustab tasakaalustatud süsteemi temperatuur aatomite, molekulide ja teiste süsteemi moodustavate osakeste soojusliikumise intensiivsust. Statistilise füüsika seadustega kirjeldades on temperatuur süsteemi (keha) mikroosakeste soojusliikumise keskmise kineetilise energia mõõt. Temperatuur on rahvusvahelises suuruste süsteemis üks seitsmest põhisuurusest. Temperatuuri tähis on T {\displaystyle T} (kui mõõdetakse kelvinites) ja t {\displaystyle t} või ϑ {\displaystyle \vartheta } (Celsiuse kraadide kasutamisel). Temperatuuri mõõtmise seadet nimetatakse termomeetriks. Lihtsaima võimaluse temperatuuri kvantitatiivseks iseloomustamiseks annab mitmesuguste vedeliktermomeetrite kasutamine (vedeliku soojuspaisumise määr sõltub temperatuurist). Kuid kuna soojuspaisumistegur sõltub ise ka temperatuurist, ei saa sellist temperatuuriskaalat pidada universaalseks. Parema temperatuuriskaala annab gaasitermomeeter (põhineb gaasi paisumisel), sest reaalsed gaasid käituvad teatavatel tingimustel sarnaselt ideaalse gaasiga. Üks lihtsamaid teid absoluutse temperatuuri defineerimiseks on soojusjõumasina kasuteguri kaudu (termodünaamikas näidatakse, et mistahes ideaalse soojusmasina kasutegur on määratud ainult soojendaja ning jahutaja temperatuuride vahega ega sõltu töötava substantsi loomusest). Sellisel viisil defineeritud absoluutne temperatuur osutub võrdseks gaasitermomeetri temperatuuriga. Erinevalt teistest temperatuuriskaaladest langeb absoluutse temperatuuriskaala nullpunkt kokku selle temperatuuriga, kus aine sisemuses igasugune soojusliikumine lakkab (Celsiuse temperatuuriskaalal on see –273,15 °C). Sellist absoluutset temperatuuriskaalat, kus vee kolmikpunkti temperatuur on defineeritud võrdseks väärtusega 273,16 К (0,01 °C), nimetatakse Kelvini skaalaks. Sellise temperatuuri ühikut nimetatakse kelviniks (tähis K) ning see on üks seitsmest SI-süsteemi põhiühikust. Temperatuuri mõõtmiseks on teadlased loonud erisuguste ühikuväärtustega temperatuuriskaalasid, mida aga oli vaja mõõtetulemustest arusaamiseks pidevalt teisendada. Selle probleemi lahendamiseks ja temperatuuri mõõtmise ühtlustamiseks loodi 1927. aastal esimene rahvusvaheline praktiline temperatuuriskaala, mille aluseks võeti Celsiuse skaala. Praegu kehtiv praktiline temperatuuriskaala ITS-90 (International Temperature Scale of 1990) võeti kasutusele 1990. aastal ja on järjekorras seitsmes. See rahvusvaheline temperatuuriskaala põhineb 17 püsipunktil (referentspunktil), millel on looduslikud etalonid ning mis jäävad vahemikku 3–1358 K. Püsipunktideks on madalatel temperatuuridel gaaside kolmikpunktid ja kõrgetel metallide sulamistemperatuurid. ITS-90 defineerib nii rahvusvahelise Kelvini temperatuuri, mille tähiseks on T 90 {\displaystyle T_{90}} (ühiku kelvin tähis K) kui ka rahvusvahelise Celsiuse temperatuuri t 90 {\displaystyle t_{90}} (°C). Ühtlasi seotakse Kelvini ja Celsiuse skaala väärtused omavahel: T 90 [ K ] = t 90 [ ∘ C ] + 273 , 15 {\displaystyle T_{90}\;[{\text{K}}]=t_{90}\;[\mathrm {{}^{\circ }C} ]+273,15} absoluutne nulltemperatuur termodünaaline temperatuur Celsiuse skaala Fahrenheiti skaala Kelvini skaala Rankine'i skaala Réamuri skaala