Nhiệt độ
Cách tiếp cận nhiệt động lực học

Nhiệt độ là một trong những đại lượng chính trong nghiên cứu nhiệt động lực học. Trước đây, độ lớn của kelvin được định nghĩa theo thuật ngữ nhiệt động lực học, nhưng ngày nay, như đã đề cập ở trên, nó được định nghĩa theo lý thuyết động học.
Nhiệt độ nhiệt động lực học được cho là tuyệt đối vì hai lý do. Một là đặc tính hình thức của nó độc lập với các đặc tính của vật liệu cụ thể. Lý do khác là số 0 của nó, theo một nghĩa nào đó, là tuyệt đối, ở chỗ nó biểu thị sự vắng mặt của chuyển động cổ điển vi mô của các hạt cấu thành của vật chất, do đó chúng có nhiệt lượng riêng giới hạn bằng 0 đối với nhiệt độ không, theo định luật thứ ba của nhiệt động lực học. Tuy nhiên, nhiệt độ nhiệt động học trên thực tế có một giá trị số xác định đã được lựa chọn tùy ý theo truyền thống và phụ thuộc vào tính chất của một vật liệu cụ thể; nó chỉ đơn giản là ít tùy ý hơn các thang "độ" tương đối như độ C và độ F. Là một thang đo tuyệt đối với một điểm cố định (không), chỉ có một bậc tự do còn lại cho sự lựa chọn tùy ý, thay vì hai bậc như trong thang tương đối. Đối với thang đo Kelvin kể từ tháng 5 năm 2019, theo quy ước quốc tế, lựa chọn đã được thực hiện để sử dụng kiến thức về các phương thức hoạt động của các thiết bị đo nhiệt khác nhau, dựa trên các lý thuyết động học vi mô về chuyển động phân tử. Thang số được giải quyết bằng một định nghĩa thông thường về giá trị của hằng số Boltzmann, liên hệ giữa nhiệt độ vĩ mô với động năng vi mô trung bình của các hạt như phân tử. Giá trị số của nó là tùy ý và tồn tại một thang nhiệt độ tuyệt đối thay thế, ít được sử dụng rộng rãi hơn được gọi là thang Rankine, được tạo ra để phù hợp với thang Fahrenheit vì Kelvin là độ C.
Định nghĩa nhiệt động lực học của nhiệt độ là do Kelvin. Nó được đóng khung dưới dạng một thiết bị lý tưởng hóa được gọi là động cơ Carnot, được tưởng tượng là chạy trong một chu kỳ liên tục giả tưởng của các quá trình liên tiếp đi qua một chu kỳ các trạng thái của cơ thể hoạt động của nó. Động cơ nhận một lượng nhiệt Q1 từ bình nóng và truyền nhiệt lượng nhỏ hơn Q2 cho bình lạnh. Sự khác biệt về năng lượng được chuyển, khi nhiệt động lực học, đến một bình chứa làm việc, và được coi là sản lượng của động cơ. Chu kỳ được tưởng tượng là chạy chậm đến mức tại mỗi điểm của chu kỳ, cơ thể làm việc ở trạng thái cân bằng nhiệt động lực học. Do đó, các quá trình liên tiếp mà chu kỳ được hình dung là chạy thuận nghịch mà không tạo ra entropi. Khi đó lượng entropi lấy vào từ bình nóng khi cơ thể làm việc được đốt nóng bằng lượng được truyền vào bình lạnh khi cơ thể làm việc được làm lạnh. Sau đó, nhiệt độ tuyệt đối hoặc nhiệt động lực học, T1 và T2, của các bể chứa được xác định sao cho
Định luật 0 của nhiệt động lực học cho phép định nghĩa này được sử dụng để đo nhiệt độ tuyệt đối hoặc nhiệt động lực học của một vật thể quan tâm tùy ý, bằng cách làm cho vật chứa nhiệt khác có cùng nhiệt độ với vật thể quan tâm.
Công trình ban đầu của Kelvin đưa ra giả thuyết về nhiệt độ tuyệt đối được xuất bản vào năm 1848. Nó được dựa trên công trình của Carnot, trước khi xây dựng định luật đầu tiên của nhiệt động lực học. Carnot không hiểu rõ về nhiệt, và không có khái niệm cụ thể về entropi. Ông viết về 'caloric', và nói rằng tất cả calo đi từ bể chứa nóng được chuyển vào bể chứa lạnh. Kelvin đã viết trong bài báo năm 1848 của mình rằng quy mô của ông là tuyệt đối theo nghĩa là nó được định nghĩa "độc lập với các thuộc tính của bất kỳ loại vật chất cụ thể nào". Ấn phẩm cuối cùng của ông, đưa ra định nghĩa vừa nêu, được in năm 1853, một bản sao của bài đọc của ông năm 1851.
Các chi tiết số đo trước đây được giải quyết bằng cách biến một trong những bể chứa nhiệt trở thành một ô ở điểm ba của nước, được xác định là có nhiệt độ tuyệt đối là 273,16 K. Ngày nay, thay vào đó, giá trị số được lấy từ phép đo thông qua thống kê vi mô của định nghĩa quốc tế cơ học như trên.