Temperatura

{dS}
}}

 

**Temperatura** (oznaka *t*, *T*, *τ* ili *θ*) je mera zagrejanosti tela. Temperatura je fizička osobina sistema koja leži u suštini našeg osećaja za hladno i toplo, te se za telo koje ima višu temperaturu kaže da je toplije, a za telo koje ima nižu temperaturu kaže da je hladnije.

Makroskopska definicija temperature je da temperatura fizička veličina koja određuje tok toplote između dva objekta koji se nalaze u termalnom kontaktu, odnosno dva objekta koja nisu izolovana za razmenu toplote. Temperatura je jedna od osnovnih fizičkih veličina u Međunarodnom sistemu jedinica, koja opisuje toplotno stanje i sposobnost tela ili materije da razmenjuju toplotu s okolinom. Sama temperatura ne može prelaziti s tela na telo, prelazi toplota, a posledica toga je da se temperature ta dva tela izjednačavaju.

Mikroskopska definicija temperature je da je temperatura merilo srednje kinetičke energije čestica u materiji po stepenu slobode. Dakle, temperatura daje informaciju o unutrašnjem atomskom i molekulskom kretanju mnoštva čestica koje čine makroskopski sistem. Iz toga je jasno da se temperatura može definisati samo za veliki broj čestica. Ona je kolektivna osobina makroskopske materije. Bez obzira na to da se temperatura nalazi među osnovnim fizičkim veličinama u Međunarodnom sistemu jedinica, temperatura nije fundamentalna veličina zbog toga što se njena vrednost dobija iz usrednjavanja kinetičke energije čestica koje čine makroskopski sistem.

Empirijska temperatura (oznaka *t*) određuje se merenjem pojedinih svojstava (na primer dužine stuba žive u staklenoj cevi, merenjem pritiska u gasnom termometru, merenjem brzine zvuka u akustičnom gasnom termometru, itd.) termometrijskog tela.

Termodinamička temperatura (oznaka *T*) određuje se osnovnim zakonima termodinamike. Merna jedinica termodinamičke temperature je Kelvin (K). Kelvinova skala za merenje temperature se naziva apsolutna skala, a postoji veliki broj drugih mernih skala koje su se istorijski koristile za merenje temperature. Danas su se u svakodnevnom životu zadržala Celzijusova merna skala sa Celzijusovim stepenom ( °C) kao mernom jedinicom, i Farenhajtova merna skala (u SAD i na Jamajci) sa mernom jedinicom Farenhajtovim stepenom (**°**F).

Apsolutna temperatura određuje se polazeći od najniže moguće temperature u prirodi, temperature apsolutne nule, tako da se nekoj referentnoj temperaturi, koja se može tačno određivati, dogovorom propiše određena vrednost. Temperatura apsolutne nule je definisana kao temperatura na kojoj je entropija sistema nula.

U makroskopskom smislu, temperatura je intenzivna osobina sistema, što znači da ne zavisi od količine materijala. (Temperatura cigle ista je kao i njene polovine. Intenzivne osobine su isto pritisak i gustina.) Nasuprot temperaturi, masa i zapremina su ekstenzivne osobine, dakle, osobine koje direktno zavise od količine materije. (Masa polovine cigle duplo je manja od mase cele cigle.)

## Definicija

Temperatura u svom najosnovnijem smislu je definisana mikroskopski pomoću termodinamike i statističke mehanike.

Molekuli u telima ne miruju, nego se nalaze u stalnom kretanju, čija brzina može biti varirati od velikih do malih brzina. Molekuli koje čine sistem koji se nalazi u čvrstom agregatnom stanju se slabo se kreću, dok se molekuli gasa kreću vrlo velikim brzinama. Što se telo više zagreva, molekuli se sve brže kreću i imaju sve veću kinetičku energiju. Zbog toga se molekuli međusobno udaljavaju, pa se čvrsto telo zagrevanjem topi i prelazi u tečno agregatno stanje. Tečno telo zagrejavanjem prelazi u gasovito agregatno stanje, kao što na primer voda prelazi u vodenu paru.

### Klauzijusova relacija
Inverz temperature sistema koji se nalazi u termodinamičkoj ravnoteži je definisan Klauzijusovom relacijom kao promena entropije sistema dSizazvana infinitezimalne promenom toplote sistema \delta Qu procesu koji je reverzibilan i kvazi-statičan:

:d{S} =  \frac{\delta Q}{T} 

Nasuprot entropiji i toploti koje se mogu definisati za makroskopski sistem i kada je daleko od termodinamičke ravnoteže, temperatura može da se definiše **samo za sistem koji se nalazi u termodinamičkoj ravnoteži**.

Klauzijusova relacija je istorijski prva statistička definicija temperature. Klauzijusova relacija ima značenje mikroskopski ili diferencijalno formulisanog Drugog zakona termodinamike. Inverz temperature ima ulogu integracionog faktora u integralnom obliku Drugog zakona termodinamike:

S =  \frac{Q}{T} 

### Fundamentalna jednačina
Temperatura sistema koji se nalazi u termodinamičkoj ravnoteži se može izraziti i promenom unutrašnje energije sistema dUkojom se izazove promena entropije sistema dS, pri nepromenjenom broju čestica koje sačinjavaju sistem i na fiksnoj zapremini:

:\frac{1}{T} = \left( \frac{\partial S}{\partial U} \right)_{N, V}

Ova jednačina se naziva fundamentalnom relacijom u termodinamici i povezuje tri funkcije stanja sistema: temperaturu, unutrašnju energiju sistema i entropiju.

Iz fundamentalne jednačine se vidi da porast unutrašnje energije dovodi do porasta temperature. U sistemima sa fiksnom temperaturom i fiksnom zapreminom u kojima se definiše fizička veličina entalpija, veća fiksna vrednost temperature proporcionalna je i većoj entalpiji.

Makroskopski gledano, među sistemima koji su na istoj temperaturi, nema protoka toplote. Međutim, kada se javi temperaturska razlika, toplota počinje da teče iz sistema sa višom temperaturom ka sistemu sa nižom, dok se ne dostigne toplotna ravnoteža.

## Historija

Prvi korak u definisanju temperature bio je izum termometra koji je omogućivao merenja i upoređivanje toplotnog stanja različitih tela. Taj merni instrument morao je da bude reverzibilan, to jest da se vrati nakon prestanka delovanja toplote u početno stanje, te da pokazuje isti učinak za jednaka toplotna stanja različitih tela.

Prvi instrument koji je vodio ka merenju temperature bio je *[[termoskop]]*, koga je osmislio i napravio Galileo Galilej 1592. godine. Termoskop nije pravi termometar zato što nema mernu skalu za određivanje vrednosti temperature. Rad termoskopa se zasniva na toplotnom širenju gasa. Galilejevom otkriću termoskopa prethodilo je interesovanje žitelja njegovog kraja za novootkrivenu pojavu da se u posudi u obliku slova "J" napunjenom tečnošću i zatvorenom na jednom kraju, nivo tečnosti podiže i spušta tokom dana. To kretanje tečnosti u vodi je pripisano uticaju Meseca na isti način na koji Mesec deluje na pojavu plime i oseke. Galileo Galilej je u stvari shvatio i pokazao konstruišući termoskop da se nivo tečnosti vode podiže i spušta usled podizanja i spuštanja temperature. Neki dokumenti pokazuju da Galilej u stvari nije sam ni konstruisao termoskop, već da ga je prilagodio od kolege Santorija iz Padove, čitajući delo Pneumatici od inženjera Herona Aleksandrijskog koji je živeo u 1. veku n. e. Santorijo iz Padove je pisao o potrebi izuma termometra, uređaja za merenje vrednosti temperature sa odgovarajućom skalom.

U idućim godinama razmatrala se potreba univerzalne temperaturne skale kako bi se mogla uporediti dva merenja. Problem je predstavljala razlika pritisaka na različitim mestima u zavisnosti od geografskog položaja. Pokazalo se najkorisnije da se temperaturni razmak između dva određena toplotna stanja nekoga tela uzme kao osnovica temperaturne skale, koja se onda može podeliti na povoljan broj delova (stupnjeva). Uzimajući dve određene tačke umesto jedne, jednoznačno se određuje merna jedinica iskustvene (empirijske) temperature.

Iako je postojala samo desetak godina, ključna institucija u istoriji termometara bila je institucija Akademija Eksperimenata (ita. Accademia del Cimento) u Firenci. Posetioci institucije su zabeležili da su u Akademiji razni termometri (termometri za merenje temperature vazduha, za merenje temperature tečnosti, termometri za kupatila) bili izloženi kao umetnička dela u galeriji. Prvi termometar, koji je omogućivao preciznija merenja temperature, izumeo je Ferdinando II Mediči 1654. godine kao jedan od članova Akademije Eksperimenata. Termometar je bio napravljen od stakla i imao je 360 podeoka, a za mernu jedinicu za temperaturu uzet je stepen. Ovakvu skalu Ferdinando je uveo po ugledu na pun krug koji ima 360 stepeni. Kao radno telo u većini staklenih termometara napravljenih u to vreme koristio se destilovani alkohol. Ovakvi termometri nisu najbolje radili na krajevima skale, zbog toga što su kod alkohola i tačka ključanja i tačka mržnjenja niži nego kod vode. Dodatni problem u merenju ovakvim termometrom je bio u tome što je gustina alkohola varirala od jednog do drugog termometara. Uprkos nedostacima, zbog kvalitetne proizvodnje, Medičijevi stakleni termometri sa alkoholom kao radnim telom, raširili su se i koristili širom Evrope. Iako su članovi Akademije radili na prevazilaženju tehničkih nedostataka kod aktuelnih termometara, zbog političke situacije Akademija je zatvorena 1668. godine.

Robert Huk koji je pokušavao da unapredi stakleni alkoholni termometar, predložio je i tačku mržnjenja vode kao referentnu tačku za merenje temperature. U to vreme ovakav predlog jeste bio revolucionaran, zato što su i veliki naučnici kao astronom Edmund Halej (po kom je nazvana Halejeva kometa) smatrali da voda mrzne na različitim temperaturama u različitim mestima. Pitanje fiksnih tačaka za merenje temperature smatralo se za vrlo važnim naučnim pitanjem tog doba i privuklo je pažnju mnogih naučnika, između ostalog i Isaka Njutna.

Iako je imao dosta pogrešnih shvatanja o temperaturnoj skali (smatrao je na primer da se referentna tačka uopšte ne može definisati, već da se može definisati samo interval između dve temperature), Isak Njutn je značajno doprineo razvoju termometara po pitanju radnog tela. Njutnov termometar je kao radno telo koristio laneno ulje i nije bio jednostavan za korišćenje, ali doprineo je razvoju termometara po pitanju radne supstance. Interesantno je da su i Ferdinand || Mediči i Robert Huk pokušavali da zamene alkohol za tečnom živom kao radnim telom u termometru, ali su obojica odbacila ove ideje i nastavili da rade sa alkoholom. Kasnije će se pokazati da je upravo ovaj korak zamene alkohola sa živom bio ključan za konstrukciju preciznijeg i pouzdanijeg termometra.

Dalji razvoj termometara unapredio je francuski fizičar Gijom Amonton (koji je bio gluv od rođenja). On je privukao pažnju tadašnjih uglednih naučnika Kraljevskog društva u Londonu kada je 1687. godine predložio termometre sa dve različite radne tečnosti kako bi se vrednost temperature odredila reproducibilnije. Njegov glavni doprinos razvoju termometara je bilo otkriće da kada toplotom od vatre ugreje gas u termometru, nastaće toplotno širenje gasa do tačno određene zapremine, a takođe je pokazao da je tačka temperature ključanja vode bila nezavisna od odnosa zapremine vode i gasa u staklenoj posudi, te je ta temperatura bila dobra referentna vrednost za fiksnu tačku termometra. Kako razlika pritisaka na različitim geografskim položajima ne bi dovela do razlike u merenju, Gijom Amonton je prvi put napravio termometar sa zapečaćenim staklom. On je doprineo razumevanju rada termometra i oštrom kritikom anonimnog rada Prelazi objavljenog 1701. godine ispred Kraljevskog društva koji se ispostavio da je rad Isaka Njutna. Amonton je razmišljao o tome kako bi se tečnost ponašala na drastično nižim temperaturama i 1703. godine je objavio rad u kojem je pokazao proporcionalnost:

pV \sim T

koja je u stvari jednačina stanja idealnog gasa i na osnovu koje je zaključio da je potpuno odsustvo toplote nemoguće, što je današnja verzija Trećeg principa termodinamike. On je temperaturu apsolutne nule shvatio kao teoretsku i nedostižnu vrednost, kao što je i danas razumemo.

## Merne jedinice temperature
Postoji više mernih jedinica za temperaturu. Istorijski je postojao veliki broj različitih temperaturnih skala, kao što su Kelvinova, Celzijusova, Farenhajtova, Rankinova, Deliliova, Njutnova, Reamurova, Romerova, itd. Među njima, danas su se u svakodnevnom životu zadržale Farenhajtova skala (koja se danas koristi u SAD i na Jamajci, a bila je korišćena u većini zemalja engleskog govornog područja do [[1970.ih godina]]) i Celzijusova skala (koja se danas koristi u ostatku sveta).

Pretvaranje brojevnih vrednosti uobičajenih temperaturnih skala su date sledećim formulama:

: **K = °C + 273,15**
: **°C = 5/9 · (°F - 32)**
:**°F = °C/(5/9) + 32 **

### Farenhajtova skala

Farenthajtova skala je nazvana po Danijelu Farenhajtu koji se bavio proizvodnjom termometara. On je istorijski bio prvi koji je u svojim termometrima su za merenje temperature koristio živu u tečnom agregatnom stanju koja ima visok koeficijent ekspanzije. Svoju temperaturnu mernu skalu je predložio 1724. godine . U odnosu na do tada veliko odstupanje među postojećim termometarskim skalama, Farenhajt je pomoću živinog termometra kvalitetne produkcije mogao da postigne veću preciznost merenja i bolju reproducibilnost skale, što je dovelo do širokog prihvatanja njegove temperaturne merne skale. Na njegovoj skali 0&nbsp;°F označava najveću zimu koja je zabeležena u Gdanjsku 1709. godine. Tačka mržnjenja vode je određena vrednošću od 32&nbsp;°F, a tačka ključanja vode je na 212&nbsp;°F. Razlika između tačke mržnjenja i ključanja vode od 180&nbsp;°F nije slučajna, već je odabrana namerno. Mržnjenje i ključanje kao dva suprotna pojma odvojena su brojem od 180 stepeni koji odgovara uglom između dve najudaljenije tačke na krugu.

### Celzijusova skala

Anders Celzijus je 1742. godine predložio temperaturnu skalu koja danas po njemu nosi ime. Interesantno je da je on predložio da nula temperature na njegovoj skali bude temperatura na kojoj voda ključa, a da 100 stepeni bude vrednost temperature na kojoj se voda ledi. Vremenom skala je prihvaćena, ali su dodeljene vrednosti temperature 0 i 100 preokrenute, te sada je opšteprihvaćeno da po Celzijusovoj skali voda ključa na 100 stepeni, a ledi se na 0.

### Apsolutna ili Kelvinova skala

Temperaturna skala koja se univerzalno koristi u nauci je termodinamička skala ili apsolutna skala ili Kelvinova skala. Nazvana ja po Vilijamu Tomsonu, 1. baronu Kelvin koji se zalagao za definiciju apsolutne skale koja bi merila temperaturu nezavisno od osobina određenih termometrijskih supstanci termometra. Međunarodnim dogovorom, Kelvinova skala je definisana dvema tačkama: apsolutnom nulom i trojnom tačkom Bečke Standardne Srednje Okeanske Vode koja je na Kelvinovoj skali definisana na 273.16 K.

Tačka apsolutne nule je definisana kao temperatura na kojoj bi entropija sistema nula, a vrednost temperature apsolutne nule je određena ekstrapolacijom izmerenih vrednosti temperature i entropije na vrednost na kojoj bi entropija bila nula.

Bečka Standardna Srednja Okeanska Voda (engl. Vienna Standard Mean Ocean Water) je standard za određenu izotopsku smešu sveže vode. Vrlo čista i pažljivo destilovana, predstavlja standard vode za proizvodlju termometara visoke preciznosti.

Izotopski sastav Bečke Standardne Srednje Okeanske Vode dat je sa:
* <sup>2</sup>H/<sup>1</sup>H = 155.76 ± 0.1 ppm (odnos približno 1:6420)
* <sup>3</sup>H/1H = 1.85 ± 0.36 × 10−11 ppm (odnos približno 1:5.41 × 1016 )
* 18O/16O = 2005.20 ± 0.43 ppm (odnos približno 1:498.7)
* 17O/16O = 379.9 ± 1.6 ppm (odnos približno 1:2632)

### Odnos između temperaturnih skala
Tabela koja prikazuje neke orijentacione temperature s vrednostima izraženim na raznim temperaturnim skalama:

Tabela koja prikazuje odnos između raznih temperaturnih skala:
ImageSize = width:905 height:50
PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5
AlignBars = justify
Colors =
  id:black  value:black
  id:white  value:white
  id:lightline  value:rgb(0.8,0.8,0.8)
Period = from:-50 till:110
TimeAxis = orientation:horizontal
ScaleMajor = unit:year increment:10 start:-50
ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-50

PlotData=
  align:center textcolor:black fontsize:8 mark:(line, black) width:5 shift:(0,-5)
LineData=
  at:start      color:green layer:front
  at:end        color:green layer:front

  at:-40 color:lightline layer:back
  at:-20 color:lightline layer:back
  at:0 color:lightline layer:back
  at:20 color:lightline layer:back
  at:40 color:red layer:back
  at:60 color:lightline layer:back
  at:80 color:lightline layer:back
  at:100 color:lightline layer:back
TextData =
   fontsize:10
   textcolor:blue
   pos:(0,13)
   text:Celzijus °C

ImageSize = width:905 height:50
PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5
AlignBars = justify
Colors =
  id:black  value:black
  id:white  value:white
  id:lightline  value:rgb(0.8,0.8,0.8)
Period = from:223 till:383
TimeAxis = orientation:horizontal
ScaleMajor = unit:year increment:10 start:230
ScaleMinor = unit:year increment:1 start:223
PlotData=
  align:center textcolor:black fontsize:8 mark:(line, black) width:25 shift:(0,-5)
LineData=
  at:start      color:green layer:front
  at:end        color:green layer:front
  at:233.15 color:lightline layer:back
  at:253.15 color:lightline layer:back
  at:273.15 color:lightline layer:back
  at:293.15 color:lightline layer:back
  at:313.15 color:lightline layer:back
  at:333.15 color:lightline layer:back
  at:353.15 color:lightline layer:back
  at:373.15 color:lightline layer:back
TextData =
   fontsize:10
   textcolor:blue
   pos:(0,15)
   text:Kelvin K

ImageSize = width:905 height:50
PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5
AlignBars = justify
Colors =
  id:black  value:black
  id:white  value:white
  id:lightline  value:rgb(0.8,0.8,0.8)
Period = from:-58 till:230
TimeAxis = orientation:horizontal
ScaleMajor = unit:year increment:10 start:-50
ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-58
PlotData=
  align:center textcolor:black fontsize:8 mark:(line, black) width:25 shift:(0,-5)
LineData=
  at:start      color:green layer:front
  at:end        color:green layer:front
  at:-40 color:lightline layer:back
  at:-4 color:lightline layer:back
  at:32 color:lightline layer:back
  at:68 color:lightline layer:back
  at:104 color:lightline layer:back
  at:140 color:lightline layer:back
  at:176 color:lightline layer:back
  at:212 color:lightline layer:back
TextData =
   fontsize:10
   textcolor:blue
   pos:(0,13)
   text:Farenhajt °F 

ImageSize = width:905 height:50
PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5
AlignBars = justify
Colors =
  id:black  value:black
  id:white  value:white
  id:lightline  value:rgb(0.8,0.8,0.8)
Period = from:402 till:690
TimeAxis = orientation:horizontal
ScaleMajor = unit:year increment:10 start:410
ScaleMinor = unit:year increment:1 start:402
PlotData=
  align:center textcolor:black fontsize:8 mark:(line, black) width:25 shift:(0,-5)
LineData=
  at:start      color:green layer:front
  at:end        color:green layer:front
  at:419.7   color:lightline layer:back
  at:455.7   color:lightline layer:back
  at:491.7   color:lightline layer:back
  at:527.7   color:lightline layer:back
  at:563.7 color:lightline layer:back
  at:599.7 color:lightline layer:back
  at:635.7  color:lightline layer:back
  at:671.7 color:lightline layer:back
TextData =
   fontsize:10
   textcolor:blue
   pos:(0,13)
   text:Rankin °Ra
ImageSize = width:905 height:50
PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5
AlignBars = justify
Colors =
  id:black  value:black
  id:white  value:white
  id:lightline  value:rgb(0.8,0.8,0.8)
Period = from:-18.75 till:65.25
TimeAxis = orientation:horizontal
ScaleMajor = unit:year increment:5 start:-15
ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-18

PlotData=
  align:center textcolor:black fontsize:8 mark:(line, black) width:5 shift:(0,-5)
LineData=
  at:start      color:green layer:front
  at:end        color:green layer:front

  at:-13.5 color:lightline layer:back
  at:-3 color:lightline layer:back
  at:7.5 color:lightline layer:back
  at:18 color:lightline layer:back
  at:28.5 color:lightline layer:back
  at:39 color:lightline layer:back
  at:49.5 color:lightline layer:back
  at:60 color:lightline layer:back
TextData =
   fontsize:10
   textcolor:blue
   pos:(0,13)
   text:Remer °Rø
ImageSize = width:905 height:50
PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5
AlignBars = justify
Colors =
  id:black  value:black
  id:white  value:white
  id:lightline  value:rgb(0.8,0.8,0.8)
Period = from:-16.5 till:36.3
TimeAxis = orientation:horizontal
ScaleMajor = unit:year increment:5 start:-15
ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-15

PlotData=
  align:center textcolor:black fontsize:8 mark:(line, black) width:5 shift:(0,-5)
LineData=
  at:start      color:green layer:front
  at:end        color:green layer:front

  at:-13.2 color:lightline layer:back
  at:-6.6 color:lightline layer:back
  at:0 color:lightline layer:back
  at:6.6 color:lightline layer:back
  at:13.2 color:lightline layer:back
  at:19.8 color:lightline layer:back
  at:26.4 color:lightline layer:back
  at:33 color:lightline layer:back
TextData =
   fontsize:10
   textcolor:blue
   pos:(0,13)
   text:Njutn °N
ImageSize = width:905 height:50
PlotArea = left:80 right:15 bottom:20 top:5
AlignBars = justify
Colors =
  id:black  value:black
  id:white  value:white
  id:lightline  value:rgb(0.8,0.8,0.8)
Period = from:-15 till:225
DateFormat = yyyy
TimeAxis = orientation:horizontal order:reverse format:yyyy
ScaleMajor = unit:year increment:15 start:-15
ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-15

LineData=
  at:start      color:green layer:front
  at:end        color:green layer:front

  at:0 color:lightline layer:back
  at:30 color:lightline layer:back
  at:60 color:lightline layer:back
  at:90 color:lightline layer:back
  at:120 color:lightline layer:back
  at:150 color:lightline layer:back
  at:180 color:lightline layer:back
  at:210 color:lightline layer:back
TextData =
   fontsize:10
   textcolor:blue
   pos:(0,13)
   text:Delisl °D

ImageSize = width:905 height:100
PlotArea = left:80 right:15 bottom:70 top:5
AlignBars = justify
Colors =
  id:black  value:black
  id:white  value:white
  id:lightline  value:rgb(0.8,0.8,0.8)
Period = from:-40 till:88
TimeAxis = orientation:horizontal
ScaleMajor = unit:year increment:10 start:-30
ScaleMinor = unit:year increment:1 start:-40
PlotData=
  align:center textcolor:black fontsize:8 mark:(line, black) width:25 shift:(0,-5)
LineData=
  at:start      color:green layer:front
  at:end        color:green layer:front
  at:-32 color:lightline layer:back
  at:-16 color:lightline layer:back
  at:0 color:lightline layer:back
  at:16 color:lightline layer:back
  at:32 color:red layer:back
  at:48 color:lightline layer:back
  at:64 color:lightline layer:back
  at:80 color:lightline layer:back
TextData =
   fontsize:10
   textcolor:blue
   pos:(0,60)
   text:Reomir °Ré
   fontsize:12
   textcolor:red
   pos:(110,20)
   text:40 °C   =   313,15 K   =   104 °F   =   563,67 °Ra   =   28,5 °Rø   =    13,2 °N   =   90 °D   =   32 °Ré


## Merni instrumenti

Za merenje temperature služi merni instrument koji se zove termometar.

Živin termometar se zasniva na pojavi da se fizička tela zagrijavanjem rastežu, a hlađenjem stežu. Kao radna supstanca se nekad koristio alkohol, a danas se skoro jedino koristi živa u tečnom agregatnom stanju zbog svog visokog koeficijenta ekspanzije. Pri dodiru sa okolinom, termometar brzo razmenjuje toplotu te se lako prati brzo rastezanje ili sažimanje žive u njemu.

Termometar se sastoji od uske staklene cevi (kapilare) koja je duž termometra svugde istog prečnika, dok se na donjem kraju proširuje u valjkastu ili kuglastu posudicu.

U meteorologiji, merni instrumenti za merenje temperature su smešteni u meteorološkim stanicama na 2 metra iznad zemlje radi uklanjanja nepovoljnih uticaja osunčavanja, vetrova i padavina, dok je razmena vazduha spolja stalno moguća.

Danas postoje nekoliko standardizovanih načina za merenje temperature, kao što su gasni termometri, akustični gasni termometri, termometri koji se zasnivaju na merenju električnog šuma provodnika, termometri koji se zasnivaju na merenju ukupnog zračenja crnog tela.

### Primarni termometri
Primarni termometri su termometri čiji se rad zasniva na dobro proučenom fizičkom principu i koji su vrlo pouzdani, u smislu da imaju veliku reproducibilnost merenja (rezultat se vrlo dobro reprodukuje ponovljenim merenjem). Osobina primarnih termometara je da se jednačina stanja koja opisuje termometar može napisati bez uvođenja nekih drugih temperaturno-zavisnih veličina.

Primarni termometri mogu biti:
* gasni termometri sa gasom kao radnim telom (na primer helijumom koji se ponaša skoro kao idealan gas) kod kojih se meri pritisak po blago korigovanoj jednačini stanja za idealan gas <math>pV=nRT</math>
* akustični gasni termometri koji određuju temperaturu preko merenja brzine zvuka koji se kreće kroz gasni medijum (npr. helijum)
* termometri koji mere električni šum otpornika koji je direktno proporcionalan temperaturi \overline{V^2}=4k_BTR \Delta \nu, gde je k_BPlankova konstanta, a  \Delta \nuje raspon frekvencije
* termometri koji određuju temperaturu merenjem ukupnog zračenja crnog tela

### Sekundarni termometri
Sekundarni termometri, za razliku od primarnih, nisu toliko pouzdani. Kod njih se dobijeni rezultat mora kalibrisati preko definisanih temperaturnih fiksnih tačaka, zbog toga što veličine koje se mere dodatno zavise od temperature. Za razliku od primarnih termometara, osobina sekundarnih termometara je da se jednačina stanja kod njih ne može napisati bez uvođenja nekih drugih temperaturno-zavisnih veličina. Prednost sekundarnih termometara i njihova zastupljenost u praksi je u tome što su primarni termometri često nepraktični zbog veličine, brzine ili cene.

Među sekundarnim termometrima koriste se:
* termometri koji rade na principu merenja otpora
** metalni (pozitivni) senzori koji su vrlo reproducibilni, ali nisu previše osetljivi na niskim temperaturama
** poluprovodni (negativni) senzori su vrlo ostljivi ali zahtevaju dodatnu kalibraciju zbog toga što temperaturno zavisna otpornost R(T)zavisi i od nečistoća u poluprovodniku
* koji rade na principu dioda - lako je očitavati temperaturu, ali nisu tako precizni i reproducibilni kao termometri koji radi na principu otpornika
* termopari ili termoelementi koji - rade na principu termoelektričnog efekta, teško je očitavati temperaturu, ali mogu da mere širok opseg temperature i pogodni su zbog toga što su pasivni senzori
* termometri koji rade na principu kapacitivnosti - imaju najmanju grešku na merenje temperature u prisustvu magnetnog polja, ali nisu reproducibilni te je uvek potrebno meriti uz prisustvo kontrolnog senzora

Aktuelne definisane i internacionalno prihvaćene teperaturne skale za korišćenje sekundarnih termometara su (ITS-90) i (PLTS-2000).

### Važne praktične karakteristike termometara
* tačnost termometra koja je određena osetljivošću i rezolucijom instrumenta
* osetljivost na magnetno polje
* reproducibilnost merenja (koliko sličan rezultat se dobija ponavljanjem merenja)
* jedinstvenost kalibracije
* jednostavnost korišćenja
* cena
* ...

## Uloga temperature u prirodi

Osim u svakodnevnom životu, temperatura igra važnu ulogu u skoro svim prirodnim naukama. Mnoge fizičke osobine materije, od agregatnog stanja preko gustine, rastvorljivosti, napona pare, električne provodnosti do indeksa prelamanja zavise od temperature. Slično, od temeperature zavisi kojom će se brzinom odvijati neka hemijska reakcija a u složenom sistemu, i koje će reakcije da se odigraju. To je jedan od razloga što kod čoveka postoji nekoliko vrlo složenih mehanizama za održavanje telesne temperature nešto ispod 37&nbsp;°C, jer je samo nekoliko stepeni odstupanja dovoljno da poremeti optimalno stanje u organizmu. Od temperature takođe zavisi intenzitet toplotnog zračenja koje se emituje sa površine tela. Taj je efekat, na primer, primenjen u sijalici sa vlaknom u kojoj se električnom strujom podiže temperatura vlakna do temperature na kojoj dolazi do znatne emisije vidljivog zračenja. Na tom principu i Sunce sija – zbog visoke temperature, površina Sunca neprekidno emituje ogromnu količinu energije u vidu elektromagnetnih talasa, velikim delom u vidljivom delu spektra.

(k_B)

Uobičajena jedinica za merenje temprature u fizici je konvencionalna temperatura (\tau) koja se izražava preko standardne temperature (T) i Plankove konstante (<math>k_B</math>):

\tau = k_B T

Merna jedinica konvencionalne temperature je dimenzije energije, kao što je džul ili elektronvolt.

### Temperatura tela
Temperatura tela je mera toplotnog stanja organizma; posledica je ravnoteže između apsorpcije i zračenja toplote (termoregulacija). Kod čoveka, kao i kod drugih toplokrvnih (homeotermnih) životinja, temperatura u unutrašnjosti organizma održava se srazmerno stalnom, bez obzira na temperaturu okoline, što je u prvome redu nužno za pravilnu funkciju enzima. Temperatura hladnokrvnih (poikilotermnih) životinja zavisi od temperature okoline.

Temperatura se obično meri u ustima (oralna ili sublingvalna temperatura), pod pazuhom (aksilarna temperatura) ili u debelom crevu (rektalna temperatura). Među zdravim pojedincima temperatura pokazuje srazmerno veliku varijabilnost: oralna temperatura iznosi između 36,4 i 37,6&nbsp;°C, aksilarna temperatura približno je 0,5&nbsp;°C niža od oralne, a rektalna temperatura približno 0,5&nbsp;°C viša od oralne. Temperatura je obično niža u jutarnjim satima, a viša u večernjima. Tokom vrlo napornoga mišićnog rada temperatura se privremeno može povisiti i do 40&nbsp;°C. Kod žena temperatura zavisi od faze menstruacijskoga ciklusa: u drugoj polovini ciklusa ona je približno 0,3&nbsp;°C viša nego u prvoj polovini. Povišena temperatura (vrućica ili groznica) može imati različite uzroke, a najčešće je posledica upalnih procesa i zaraza. Kod male dece termoregulacija još nije dobro razvijena, pa temperatura može biti povišena i bez patoloških razloga. Umereno povišenje telesne temperature naziva se subfebrilnom temperaturom. Ako se temperatura povisi na 40,0 do 42,0&nbsp;°C, može nastati toplotni udar, a ako se snizi na približno 25,0&nbsp;°C (na primer pri boravku u ledenoj vodi), čovek obično umire zbog srčanoga zastoja.

### Temperatura vazduha
Temperatura vazduha, u meteorologiji, je temperatura u prizemnom sloju atmosfere koja nije uzrokovana toplotnim zračenjem tla i okoline ili Sunčevim zračenjem. Meri se na visini od 2 metra iznad tla. Temperatura vazduha menja se tokom dana i tokom godine. Dnevni hod zavisi od doba dana i veličine i vrste oblačnosti, i može se znatno promeniti pri naglim prodorima toplog ili hladnog vazduha ili pri termički jako izraženim vetrovima, na primer fenu, činuku ili buri. Godišnji hod zavisi od položaja Zemlje prema Suncu, zemljopisnom položaju mesta, te o klimatskim promenama. U našim geografskim širinama u proseku je najhladniji mesec januar, a najtopliji jul. Zbog uticaja toplote tla, uz samo tlo temperatura vazduha naglo se menja, pa razlika između temperature vazduha na 2 metra visine i one pri tlu može iznositi i do 10 stupnjeva. Temperatura vazduha pri tlu meri se termometrima postavljenima 5 centimetara iznad tla. Najniža je do sada izmerena temperatura vazduha – 89,2&nbsp;°C na stanici Vostok (Antarktika, 1983.), a najviša 57,3&nbsp;°C u mestu Asisija (Libija, 1923).

## Reference

## Literatura

* 
* 
* J.| publisher = Van Nostrand.
* 
* 
* 
* 
* 
*  The Properties of Gases*, Longmans, Green & Co., London. pp. 175–177.
* [[Brian Pippard|Pippard, A.B.]] (1957/1966). *Elements of Classical Thermodynamics for Advanced Students of Physics*, original publication 1957, reprint 1966, Cambridge University Press, Cambridge UK.
* 
* 
* Roberts, J.K., Miller, A.R. (1928/1960). *Heat and Thermodynamics*, (first edition 1928), fifth edition, Blackie & Son Limited, Glasgow.
* [[William Thomson, 1st Baron Kelvin|Thomson, W. (Lord Kelvin)]] (1848). On an absolute thermometric scale founded on Carnot's theory of the motive power of heat, and calculated from Regnault's observations, *Proc. Cambridge Phil. Soc.'' (1843/1863) 1, No. 5: 66–71.
* 
* 
* 
* 

## Vanjske veze

* An elementary introduction to temperature aimed at a middle school audience
* Average yearly temperature by country