Изворни код странице Температура

{{Термодинамика}}
[[Датотека:Translational motion.gif|мини|десно|250px|Температура [[Идеални гас|идеалног гаса]] је мера просечне [[кинетичка енергија|кинетичке енергије]] [[молекул]]а.]]
[[Датотека:Thermally Agitated Molecule.gif|мини|десно|250px|Топлотне [[Вибрација|вибрације]] делова [[протеин|беланчевине]]: [[амплитуда]] вибрација расте с температуром.]]
[[Датотека:Annual Average Temperature Map.jpg|мини|десно|250px|Просечне годишње температуре на [[Земља|Земљи]].]] [[Датотека:The Earth seen from Apollo 17.jpg|мини|десно|250px|Просечна температура површине [[Земља|Земље]] је око 288 [[келвин|-{K}-]] (14 [[степен целзијуса|°C]]).]]
[[Датотека:Solar_eclips_1999_5.jpg|мини|десно|250px|Температура Сунчеве површине ([[фотосфера]]) је 5 778 -{K}- (5 505 [[степен целзијуса|°C]]).]]
[[Датотека: Galileo_Thermometer.jpg|мини|десно|90px|[[Галилео Галилеј|Галилејев]] [[термометар]].]]

'''Температура''' (ознака -{''t'', ''T'', ''τ''}- или ''θ'') је мера загрејаности тела. Температура је [[Fizička osobina|физичка особина]] система која лежи у суштини нашег [[осећање|осећаја]] за хладно и топло, те се за [[људско тело|тело]] које има вишу температуру каже да је топлије, а за тело које има нижу температуру каже да је хладније.

'''Физичка макроскопска дефиниција температуре''' је да температура физичка величина која одређује ток [[Топлота|топлоте]] између два објекта који се налазе у термалном контакту, односно два објекта која нису изолована за размену топлоте. Температура је једна од основних [[Физичка величина|физичких величина]] у [[Међународни систем јединица|Међународном систему јединица]], која описује топлотно стање и способност [[fizički objekat|тела]] или [[материја|материје]] да [[Пренос топлоте|размењују топлоту]] с [[okolina (sistemi)|околином]]. Сама температура не може прелазити с тела на тело, прелази [[топлота]], а последица тога је да се температуре та два тела изједначавају.

'''Физичка микроскопска дефиниција температуре''' је да је температура мерило средње [[кинетичка енергија|кинетичке енергије]] [[елементарна честица|честица]] у [[Материја|материји]] по [[Степени слободе (механика)|степену слободе]]. Дакле, температура даје информацију о унутрашњем [[атом]]ском и [[молекул]]ском [[Кретање|кретању]] мноштва честица које чине макроскопски систем. Из тога је јасно да се температура може дефинисати само за велики број честица. Она је колективна особина макроскопске материје. Без обзира на то да се температура налази међу [[Физичка величина|основним физичким величинама]] у [[Међународни систем јединица|Међународном систему јединица]], температура није фундаментална величина због тога што се њена вредност добија из усредњавања кинетичке енергије честица које чине макроскопски систем.

Емпиријска температура (ознака -{''t''}-) одређује се мерењем појединих својстава (на пример дужине [[mmHg|стуба живе]] у [[стакло|стакленој]] [[цев]]и, мерењем [[Притисак|притиска]] у гасном [[Термометар|термометру]], мерењем [[Брзина звука|брзине звука]] у акустичном гасном термометру, итд.) [[термометар|термометријског]] тела.<ref>Middleton, W.E.K. (1966). pp. 89.–105.</ref>

Термодинамичка температура (ознака -{''T''}-) одређује се основним законима [[термодинамика|термодинамике]].<ref name="Truesdell 1980">Truesdell, C.A. , Sections 11 B, 11H,</ref>{{sfn|Mach|1890|pp=}}<ref name="Maxwell 1872 155-158">{{cite book|author=Maxwell, J.C. |title=Theory of Heat |url=https://archive.org/details/theoryheat03maxwgoog |location= |publisher= |year=1872|isbn=|pages=[https://archive.org/details/theoryheat03maxwgoog/page/n178 155]-158}}. third edition, Longmans, Green, London,.</ref><ref name="Tait 1884 68-69">{{cite book|author=Tait, P.G. |title=Heat |url=https://archive.org/details/heat00taitgoog |location= |publisher= |year=1884|isbn=}}. Macmillan, London, Chapter VII, Section 95, pages 68-69.</ref>{{sfn|Buchdahl|1966|pp=73}}<ref>{{cite book|last1=Kondepudi |first1=D |title=Introduction to Modern Thermodynamics |location= |publisher= |year=2008|year=1980|isbn=978-0-470-01598-8|pages=306–310,320-332}}. Wiley, Chichester.  Section 32., pages 106-108.</ref> Мерна јединица термодинамичке температуре је[[Келвин]] (-{K}-). Келвинова скала за мерење температуре се назива апсолутна скала, а постоји велики број других мерних скала које су се историјски користиле за мерење температуре. Данас су се у свакодневном животу задржала [[Степен целзијуса|Целзијусова мерна скала]] са [[Степен целзијуса|Целзијусовим степеном]] ( °C) као мерном јединицом, и [[Степен фаренхајта|Фаренхајтова мерна скала]] (у [[Сједињене Америчке Државе|САД]] и на [[Јамајка|Јамајци]]) са мерном јединицом [[Степен фаренхајта|Фаренхајтовим степеном]] ('''°'''F).

[[Апсолутна температура]] одређује се полазећи од најниже могуће температуре у природи, температуре [[Апсолутна нула|апсолутне нуле]], тако да се некој референтној температури, која се може тачно одређивати, договором пропише одређена вредност.<ref>[http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=60785 ''Температура''] „Хрватска енциклопедија“, Лексикографски завод Мирослав Крлежа, www.enciklopedija.hr, 2016.</ref> Температура апсолутне нуле је дефинисана као температура на којој је [[ентропија]] система нула.

У макроскопском смислу, температура је интензивна особина система, што значи да не зависи од количине материјала у систему. (Температура цигле иста је као и њене половине. Интензивне особине су исто [[притисак]] и [[густина]].) Насупрот температури, [[маса]] и [[запремина]] су екстензивне особине, дакле, особине које директно зависе од количине материје. (Маса половине цигле дупло је мања од масе целе цигле.)

== Дефиниција ==

Температура у свом најосновнијем смислу је дефинисана микроскопски помоћу [[термодинамика|термодинамике]] и [[статистичка механика|статистичке механике]].

[[Молекул]]и у телима не мирују, него се налазе у сталном [[кретање|кретању]], чија [[брзина]] може бити варирати од великих до малих брзина. Молекули које чине систем који се налази у чврстом агрегатном стању се слабо се крећу, док се молекули гаса крећу врло великим брзинама. Што се тело више загрева, молекули се све брже крећу и имају све већу кинетичку енергију. Због тога се молекули међусобно удаљавају, па се чврсто тело загревањем топи и прелази у течно [[агрегатно стање]]. [[Течност|Течно тело]] загрејавањем прелази у [[гас]]овито агрегатно стање, као што на пример [[вода]] прелази у [[водена пара|водену пару]].

=== Клаузијусова релација ===
Инверз температуре система који се налази у [[равнотежно стање (термодинамика)|термодинамичкој равнотежи]] је дефинисан [[Клаузијусова релација|Клаузијусовом релацијом]] као промена [[ентропија|ентропије]] система <math>dS</math>изазвана [[Инфинитезималан|инфинитезималне]] променом [[Топлота|топлоте]] система <math>\delta Q</math>у процесу који је [[Повратна хемијска реакција|реверзибилан]] и [[Квази-статичан процес|квази-статичан]]:

:<math>d{S} =  \frac{\delta Q}{T} </math>

Насупрот [[Ентропија|ентропији]] и [[Топлота|топлоти]] које се могу дефинисати за макроскопски систем и када је далеко од термодинамичке равнотеже, температура може да се дефинише '''само за систем који се налази у термодинамичкој равнотежи'''.

Клаузијусова релација је историјски прва статистичка дефиниција температуре. Клаузијусова релација има значење микроскопски или диференцијално формулисаног [[Други принцип термодинамике|Другог закона термодинамике]]. Инверз температуре има улогу интеграционог фактора у интегралном облику Другог закона термодинамике:

<math>S =  \frac{Q}{T} </math>

=== Фундаментална једначина ===
Температура система који се налази у [[равнотежно стање (термодинамика)|термодинамичкој равнотежи]] се може изразити и променом [[Unutrašnja energija|унутрашње енергије]] система <math>dU</math>којом се изазове промена [[ентропија|ентропије]] система <math>dS</math>, при непромењеном броју честица које сачињавају систем и на фиксној запремини<ref>{{Cite journal|last=Hänggi| first = Peter| last2=Hilbert| first2 = Stefan| last3=Dunkel| first3 = Jörn| title = Meaning of temperature in different thermostatistical ensembles| url = http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/374/2064/20150039| journal = Phil. Trans. R. Soc. A| language = en|date=28. 03. 2016.|volume = 374| issue = 2064| doi = 10.1098/rsta.2015.0039| issn = 1364-503X| pmid = 26903095|pages=20150039}}</ref>:

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

Ова једначина се назива [[Фундаментална релација|фундаменталном релацијом]] у [[Термодинамика|термодинамици]] и повезује три [[Функција стања|функције стања]] система: температуру, унутрашњу енергију система и ентропију.

Из [[Фундаментална релација|фундаменталне једначине]] се види да пораст [[Unutrašnja energija|унутрашње енергије]] доводи до пораста температуре. У системима са фиксном температуром и фиксном запремином у којима се дефинише физичка величина [[енталпија]], већа фиксна вредност температуре пропорционална је и већој енталпији.

Макроскопски гледано, међу системима који су на истој температури, нема протока топлоте. Међутим, када се јави температурска разлика, топлота почиње да тече из система са вишом температуром ка систему са нижом, док се не достигне [[Равнотежно стање (термодинамика)|топлотна равнотежа]].

== Историја ==
{{Види још|Термоскоп}}
Први корак у дефинисању температуре био је изум [[термометар|термометра]] који је омогућивао [[мерење|мерења]] и упоређивање топлотног стања различитих тела. Тај [[мерни инструмент]] морао је да буде реверзибилан, то јест да се врати након престанка деловања топлоте у почетно стање, те да показује исти учинак за једнака топлотна стања различитих тела.

Први инструмент који је водио ка мерењу температуре био је ''[[термоскоп]]'', кога је осмислио и направио [[Галилео Галилеј]] [[1592]]. године. [[Термоскоп]] није прави [[термометар]] зато што нема [[мерне јединице|мерну скалу]] за одређивање вредности температуре. Рад термоскопа се заснива на [[Termička dilatacija|топлотном ширењу]] [[гас]]а. Галилејевом открићу термоскопа претходило је интересовање житеља његовог краја за новооткривену појаву да се у посуди у облику слова "Ј" напуњеном течношћу и затвореном на једном крају, ниво течности подиже и спушта током дана. То кретање течности у води је приписано утицају [[Месец]]а на исти начин на који Месец делује на појаву [[Плима и осека|плиме]] и [[Плима и осека|осеке]]. Галилео Галилеј је у ствари схватио и показао конструишући [[термоскоп]] да се ниво течности воде подиже и спушта услед подизања и спуштања температуре. Неки документи показују да Галилеј у ствари није сам ни конструисао термоскоп, већ да га је прилагодио од колеге Санторија из [[Падова|Падове]], читајући дело Пнеуматици од инжењера [[Херон|Херона Александријског]] који је живео у [[1. век|1. веку н. е.]] Санторијо из Падове је писао о потреби изума термометра, уређаја за мерење вредности температуре са одговарајућом скалом.

У идућим годинама разматрала се потреба универзалне температурне скале како би се могла упоредити два мерења. Проблем је представљала разлика [[притисак]]а на различитим местима у зависности од географског положаја. Показало се најкорисније да се температурни размак између два одређена топлотна стања некога тела узме као основица температурне скале, која се онда може поделити на повољан број делова (степени). Узимајући две одређене тачке уместо једне, једнозначно се одређује мерна јединица искуствене (емпиријске) температуре.

Иако је постојала само десетак година, кључна институција у историји термометара била је институција Академија Експеримената (ита. Accademia del Cimento) у [[Фиренца|Фиренци]]. Посетиоци институције су забележили да су у Академији разни термометри (термометри за мерење температуре ваздуха, за мерење температуре течности, термометри за купатила) били изложени као уметничка дела у галерији. Први термометар, који је омогућивао прецизнија мерења температуре, изумео је [[Медичи|Фердинандо -{II}- Медичи]] [[1654]]. године као један од чланова Академије Експеримената. Термометар је био направљен од стакла и имао је 360 подеока, а за мерну јединицу за температуру узет је степен. Овакву скалу Фердинандо је увео по угледу на пун круг који има 360 степени. Као радно тело у већини стаклених термометара направљених у то време користио се дестиловани алкохол. Овакви термометри нису најбоље радили на крајевима скале, због тога што су код алкохола и тачка кључања и тачка мржњења нижи него код воде. Додатни проблем у мерењу оваквим термометром је био у томе што је густина алкохола варирала од једног до другог термометара. Упркос недостацима, због квалитетне производње, Медичијеви стаклени термометри са алкохолом као радним телом, раширили су се и користили широм Европе. Иако су чланови Академије радили на превазилажењу техничких недостатака код актуелних термометара, због политичке ситуације Академија је затворена 1668. године.

Роберт Хук који је покушавао да унапреди стаклени алкохолни термометар, предложио је и тачку мржњења воде као референтну тачку за мерење температуре. У то време овакав предлог јесте био револуционаран, зато што су и велики научници као астроном [[Едмунд Халеј]] (по ком је названа [[Халејева комета]]) сматрали да вода мрзне на различитим температурама у различитим местима. Питање фиксних тачака за мерење температуре сматрало се за врло важним научним питањем тог доба и привукло је пажњу многих научника, између осталог и [[Исак Њутн|Исака Њутна]].

Иако је имао доста погрешних схватања о температурној скали (сматрао је на пример да се референтна тачка уопште не може дефинисати, већ да се може дефинисати само интервал између две температуре), [[Исак Њутн]] је значајно допринео развоју термометара по питању радног тела. [[Њутнова скала|Њутнов термометар]] је као радно тело користио [[ланено уље]] и није био једноставан за коришћење, али допринео је развоју термометара по питању радне супстанце. Интересантно је да су и Фердинанд || Медичи и Роберт Хук покушавали да замене алкохол за течном живом као радним телом у термометру, али су обојица одбацила ове идеје и наставили да раде са алкохолом. Касније ће се показати да је управо овај корак замене алкохола са живом био кључан за конструкцију прецизнијег и поузданијег термометра.

Даљи развој термометара унапредио је француски физичар [[Гијом Амонтон]] (који је био глув од рођења). Он је привукао пажњу тадашњих угледних научника [[Краљевско друштво|Краљевског друштва]] у [[Лондон]]у када је [[1687]]. године предложио термометре са две различите радне течности како би се вредност температуре одредила репродуцибилније. Његов главни допринос развоју термометара је било откриће да када топлотом од ватре угреје гас у термометру, настаће топлотно ширење гаса до тачно одређене запремине, а такође је показао да је тачка температуре кључања воде била независна од односа запремине воде и гаса у стакленој посуди, те је та температура била добра референтна вредност за фиксну тачку термометра. Како разлика притисака на различитим географским положајима не би довела до разлике у мерењу, Гијом Амонтон је први пут направио термометар са запечаћеним стаклом. Он је допринео разумевању рада термометра и оштром критиком анонимног рада Прелази објављеног 1701. године испред Краљевског друштва који се испоставио да је рад Исака Њутна. Амонтон је размишљао о томе како би се течност понашала на драстично нижим температурама и 1703. године је објавио рад у којем је показао пропорционалност:

<math>pV \sim T</math>

која је у ствари једначина стања идеалног гаса и на основу које је закључио да је потпуно одсуство топлоте немогуће, што је данашња верзија Трећег принципа термодинамике. Он је температуру апсолутне нуле схватио као теоретску и недостижну вредност, као што је и данас разумемо.

== Мерне јединице температуре ==
Постоји више [[мерне јединице|мерних јединица]] за температуру. Историјски је постојао велики број различитих температурних скала, као што су [[Келвин]]ова, [[Степен целзијуса|Целзијусова]], [[Степен фаренхајта|Фаренхајтова]], [[Ранкинова скала|Ранкинова]], [[Делилова скала|Делилиова]], [[Њутнова скала|Њутнова]], [[Reomirova temperaturna skala|Реамурова]], [[Ремерова скала|Ромерова]], итд. Међу њима, данас су се у свакодневном животу задржале [[Степен фаренхајта|Фаренхајтова скала]] (која се данас користи у [[Сједињене Америчке Државе|САД]] и на [[Јамајка|Јамајци]], а била је коришћена у већини земаља енглеског говорног подручја до [[1970-е|[[1970]].их година]]<ref>{{Cite web|url=https://fahrenheittocelsius.com/fahrenheit.php| title = Fahrenheit temperature scale| website = fahrenheittocelsius.com| accessdate=23. 08. 2018.}}</ref>) и [[Степен целзијуса|Целзијусова скала]] (која се данас користи у остатку света).

Претварање бројевних вредности уобичајених температурних скала су дате следећим формулама:

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

=== Фаренхајтова скала ===
{{Види још|Фаренхајт}}
[[Степен фаренхајта|Фарентхајтова скала]] је названа по [[Данијел Фаренхајт|Данијелу Фаренхајту]] који се бавио производњом [[термометар]]а. Он је историјски био први који је у својим термометрима су за мерење температуре користио [[Жива|живу]] у течном агрегатном стању која има висок коефицијент експанзије. Своју температурну мерну скалу је предложио [[1724]]. године . У односу на до тада велико одступање међу постојећим термометарским скалама, Фаренхајт је помоћу живиног термометра квалитетне продукције могао да постигне већу прецизност мерења и бољу репродуцибилност скале, што је довело до широког прихватања његове температурне мерне скале. На његовој скали 0&nbsp;°F означава највећу зиму која је забележена у [[Гдањск]]у [[1709]]. године. Тачка мржњења воде је одређена вредношћу од 32&nbsp;°F, а тачка кључања воде је на 212&nbsp;°F. Разлика између тачке мржњења и кључања воде од 180&nbsp;°F није случајна, већ је одабрана намерно. Мржњење и кључање као два супротна појма одвојена су бројем од 180 степени који одговара углом између две најудаљеније тачке на кругу.<ref>{{Cite book|url=http://worldcat.org/oclc/1011499426| title = Absolute zero and the conquest of cold| last =Shachtman| first =Tom|isbn=9780547525952| oclc = 1011499426|pages=}}</ref>

=== Целзијусова скала ===
{{Види још|Целзијус}}
[[Андерс Целзијус]] је [[1742]]. године предложио температурну скалу која данас по њему носи име. Интересантно је да је он предложио да нула температуре на његовој скали буде температура на којој вода кључа, а да 100 степени буде вредност температуре на којој се вода леди. Временом скала је прихваћена, али су додељене вредности температуре 0 и 100 преокренуте, те сада је општеприхваћено да по Целзијусовој скали вода кључа на 100 степени, а леди се на 0.<ref>{{Cite news|url=https://www.livescience.com/39959-celsius.html| title = Celsius: Facts, Formulas & History| work = Live Science| accessdate=23. 08. 2018.}}</ref>

=== Апсолутна или Келвинова скала ===
{{Види још|Келвин}}
Температурна скала која се универзално користи у науци је термодинамичка скала или апсолутна скала или Келвинова скала. Названа ја по [[Вилијам Томсон, 1. барон Келвин|Вилијаму Томсону, 1. барону Келвин]] који се залагао за дефиницију апсолутне скале која би мерила температуру независно од особина одређених термометријских супстанци термометра.<ref>{{Cite web|url=https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_an_absolute_thermometric_scale.html| title = Lord Kelvin {{!}} On an Absolute Thermometric Scale...| website = zapatopi.net| language = en| accessdate=23. 08. 2018.}}</ref> Међународним договором, Келвинова скала је дефинисана двема тачкама: апсолутном нулом и тројном тачком Бечке Стандардне Средње Океанске Воде<ref>{{Cite web|url=https://nucleus.iaea.org/rpst/referenceproducts/referencematerials/Stable_Isotopes/2H18O-water-samples/VSMOW2.htm| title = VSMOW2| website = nucleus.iaea.org| language = en| accessdate=23. 08. 2018.}}</ref> која је на Келвиновој скали дефинисана на 273.16 K.

[[Апсолутна нула|Тачка апсолутне нуле]] је дефинисана као температура на којој би [[ентропија]] система нула, а вредност температуре апсолутне нуле је одређена екстраполацијом измерених вредности температуре и ентропије на вредност на којој би ентропија била нула.

[[Бечка Стандардна Средња Океанска Вода]] ([[Енглески језик|енгл]]. Vienna Standard Mean Ocean Water) је стандард за одређену изотопску смешу свеже воде. Врло чиста и пажљиво дестилована, представља стандард воде за производњу термометара високе прецизности.

[[Изотоп]]ски састав Бечке Стандардне Средње Океанске Воде дат је са:
* [[Деутеријум|<sup>2</sup>H]]/[[Протијум|<sup>1</sup>H]] = 155.76 ± 0.1 ppm (однос приближно 1:6420)
* [[Трицијум|<sup>3</sup>H]]/<sup>1</sup>H = 1.85 ± 0.36 × 10<sup>−11</sup> ppm (однос приближно 1:5.41 × 10<sup>16</sup> )
* <sup>18</sup>O/<sup>16</sup>O = 2005.20 ± 0.43 ppm (однос приближно 1:498.7)
* <sup>17</sup>O/<sup>16</sup>O = 379.9 ± 1.6 ppm (однос приближно 1:2632)

=== Однос између температурних скала ===
Табела која приказује неке оријентационе температуре с вредностима израженим на разним температурним скалама:
{| cellpadding="2" cellspacing="0" border="1" style="border-collapse: collapse"
|- style="background:#f0f0f0;"
! Опис
![[Келвин]]ова
![[Степен целзијуса|Целзијусова]]
![[Степен фаренхајта|Фаренхајтова]]
![[Ранкинова скала|Ранкинова]]
![[Делилова скала|Делилова]]
![[Њутнова скала|Њутнова]]
![[Reomirova temperaturna skala|Реомирова]]
![[Ремерова скала|Ремерова]]
|-
| Апсолутна нула
| 0
| style="color:maroon;" |  -273,15
| style="color:maroon;" |  -459,67
| 0
| 559,725
| style="color:maroon;" |  -90,14
| style="color:maroon;" |  -218,52
| style="color:maroon;" |  -135,90
|-
| Фаренхајта мешавина леда и соли
| 255,37
| style="color:maroon;" |  -17,78
| 0
| 459,67
| 176,67
| style="color:maroon;" |  -5,87
| style="color:maroon;" |  -14,22
| style="color:maroon;" |  -1,83
|-
|[[Тачка топљења]] леда/ледиште воде (при нормалном притиску)
| 273,15
| 0
| 32
| 491,67
| 150
| 0
| 0
| 7,5
|-
| Температура људског тела
| 310,15
| 37
| 98,6
| 558,27
| 94,5
| 12,21
| 29,6
| 26,925
|-
|[[Тачка кључања]] воде
| 373,15
| 100
| 212
| 671,67
| 0
| 33
| 80
| 60
|-
| Тачка топљења [[титанијум]]а
| 1941
| 1668
| 3034
| 3494
| style="color:maroon;" |  -2352
| 550
| 1334
| 883
|}

Табела која приказује однос између разних температурних скала:{{-}}
<timeline>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:Целзијус °C
</timeline><timeline>
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:Келвин K
</timeline><timeline>
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:Фаренхајт °F 
</timeline><timeline>
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:Ранкин °Ra
</timeline><timeline>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:Ремер °Rø
</timeline><timeline>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:Њутн °N
</timeline><timeline>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:Делисл °D
</timeline><timeline>
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:Реомир °Ré
   fontsize:12
   textcolor:red
   pos:(110,20)
   text:40&nbsp;°C   =   313,15 K   =   104°F   =   563,67°Ra   =   28,5°Rø   =    13,2°N   =   90°D   =   32°Ré
</timeline>

== Класификација скала ==

Постоје различите врсте температурних скала. Корисно је класификовати их као емпиријски и теоријски засноване. Емпиријске температурне скале су историјски старије, док су теоријски засноване скале настале средином деветнаестог века.<ref name="Truesdell 1980"/><ref>Quinn, T.&nbsp;J. (1983).</ref>

=== Емпиријске скале ===

Емпиријски засноване температурне скале се директно ослањају на мерења једноставних макроскопских физичких својстава материјала. На пример, дужина стуба живе, затворене у капиларној цеви са стакленим зидовима, у великој мери зависи од температуре и представља основу веома корисног термометра живе у стаклу. Такве скале важе само у погодним распонима температуре. На пример, изнад тачке кључања [[жива|живе]], термометар са живом у стаклу је неизводљив. Већина материјала се шири са повећањем температуре, али неки материјали, као што је вода, скупљају се са повећањем температуре у одређеном опсегу, и тада су од незнатне корисни као термометријски материјали. Материјал није од користи као термометар близу једне од његових температура промене фазе, на пример, његове тачке кључања.

Упркос овим ограничењима, најчешће коришћени практични термометри су емпиријски засновани. Нарочито је коришћен за [[kalorimetrija|калориметрију]], што је у великој мери допринело открићу термодинамике. Ипак, емпиријска термометрија има озбиљне недостатке када се користи као основа за теоријску физику. Емпиријски засновани термометри, изван њихове основе као једноставна директна мерења уобичајених физичких својстава термометричких материјала, могу се поново калибрисати, коришћењем теоријског физичког резоновања, и то може проширити њихов опсег адекватности.

=== Теоријске скале ===

Теоријски засноване температурне скале заснивају се директно на теоријским аргументима, посебно онима кинетичке теорије и термодинамике. Они су мање-више идеално реализовани у практично изводљивим физичким уређајима и материјалима. Теоретски засноване температурне скале се користе за обезбеђивање стандарда за калибрацију практичних емпиријски заснованих термометара.

==== Микроскопска статистичка механичка скала ====

У физици, међународно договорена конвенционална температурна скала назива се Келвинова скала. Она се калибрише кроз међународно договорену и прописану вредност [[Болцманова константа|Болцманове константе]],<ref name="Boltzmann constant"/><ref name="draft-resolution-A"/> која се односи на кретање микроскопских честица, као што су атоми, молекули и електрони, саставних делова тела чија температура треба да се мери. За разлику од термодинамичке температурне скале коју је измислио Келвин, тренутно конвенционална Келвинова температура није дефинисана упоређивањем са температуром референтног стања стандардног тела, нити у смислу макроскопске термодинамике.

Осим апсолутне нуле температуре, Келвинова температура тела у стању унутрашње термодинамичке равнотеже се дефинише мерењима одговарајуће одабраних физичких својстава, тако да имају тачно позната теоријска објашњења у смислу Болцманове константе.<ref name="Boltzmann constant"/> Та константа се односи на одабране врсте кретања микроскопских честица у конституцији тела. У таквим кретањима честице се крећу појединачно, без међусобне интеракције. Таква кретања се обично прекидају сударима између честица. Међутим, за мерење температуре, кретања се бирају тако да се, између судара зна да су неинтерактивни сегменти њихових путања доступни за прецизно мерење. У ту сврху се занемарује потенцијална енергија између честица.

У [[идеални гас|идеалном гасу]], и у другим теоријски схваћеним телима, Келвинова температура је дефинисана као пропорционална просечној кинетичкој енергији микроскопских честица које се неинтерактивно крећу, што се може мерити одговарајућим техникама. Константа пропорционалности је једноставан умножак Болцманове константе. Ако се молекули, атоми или електрони,<ref>{{cite journal|author=Germer, L.H |title=The distribution of initial velocities among thermionic electrons |journal=Phys. Rev.|date=1925|volume=25|issue=|pages=795–807|url=http://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.25.795}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Turvey |first1=K |title=Test of validity of Maxwellian statistics for electrons thermionically emitted from an oxide cathode |journal=European Journal of Physics|date=1990|volume=11|issue=1|pages=51–59|url=http://m.iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807/11/1/010/meta}}</ref> емитују из материјала и мере се њихове брзине, спектар њихових брзина често је скоро у складу са теоријским законом који се зове [[Максвел–Болцманова дистрибуција|Максвел-Болцманова расподела]], који даје добро утемељено мерење температуре за које важи закон.<ref>Zeppenfeld, M., Englert, B.G.U., Glöckner, R., Prehn, A., Mielenz, M., Sommer, C., van Buuren, L.D., Motsch, M., Rempe, G. (2012).</ref> Још увек није било успешних експеримената ове исте врсте који директно користе [[Ферми-Диракова статистика|Ферми-Дирацову расподелу]] за термометрију, али ће се то можда постићи у будућности.<ref>Miller, J. (2013).</ref>

Брзина звука у гасу може се теоретски израчунати из [[молекул]]арног карактера гаса, из његове температуре и притиска и из вредности Болцманове константе. За гас познатог молекуларног карактера и притиска, ово обезбеђује однос између температуре и Болцманове константе. Те количине се могу знати или измерити прецизније него што то могу термодинамичке варијабле које дефинишу стање узорка воде у његовој трострукој тачки. Сходно томе, узимајући вредност Болцманове константе као примарно дефинисану референцу тачно дефинисане вредности, мерење брзине звука може обезбедити прецизније мерење температуре гаса.<ref name="de Podesta">{{cite journal|author=de Podesta, M., Underwood, R., Sutton, G., Morantz, P, Harris, P, Mark, D.F., Stuart, F.M., Vargha, G., Machin, M. |title=A low-uncertainty measurement of the Boltzmann constant, |journal=Metrologia|date=2013|volume=50|issue=4|pages=}}: S213–S216, BIPM & IOP Publishing Ltd</ref>

Мерење спектра електромагнетног зрачења идеалног тродимензионалног [[апсолутно црно тело|црног тела]] може да обезбеди тачно мерење температуре, јер је фреквенција максималног спектралног зрачења црног тела директно пропорционална температури црног тела; ово је познато као [[Vinov zakon pomeranja|Виенов закон померања]] и има теоријско објашњење у [[Планков закон|Планковом закону]] и [[Bose–Einstein statistics|Бозе–Ајнштајновом закону]].

Мерење спектра снаге буке коју производи електрични отпорник такође може обезбедити тачно мерење температуре. Отпорник има два терминала и заправо је једнодимензионално тело. Бозе-Ајнштајнов закон за овај случај показује да је снага буке директно пропорционална температури отпорника, вредности његовог отпора и ширини опсега шума. У датом фреквентном опсегу, снага буке има једнак допринос од сваке фреквенције и назива се [[Термални шум|Џонсонов шум]]. Ако је вредност отпора позната, температура се може наћи.<ref>Quinn, T.J. (1983), pp. 98–107.</ref><ref>Schooley, J.F. (1986), pp. 138–143.</ref>

==== Макроскопска термодинамичка скала ====

Историјски гледано, до маја 2019, дефиниција Келвинове скале је била она коју је изумео Келвин, заснована на односу количина енергије у процесима у идеалном Карнотовом мотору, у потпуности у смислу макроскопске термодинамике.<ref name="Theory of Heat">{{cite book|last=Clausius|first=R.|title=The Mechanical Theory of Heat – with its Applications to the Steam Engine and to Physical Properties of Bodies|year=1867|publisher=John van Voorst|location=London|url=https://archive.org/details/mechanicaltheor04claugoog|quote=editions:PwR_Sbkwa8IC.|access-date=19 June 2012}}</ref><ref>{{cite journal | last = Clausius | first = RJE | title = On a Mechanical Theorem Applicable to Heat | journal = Philosophical Magazine |series=4th Series |date= 1870 |volume = 40 | pages = 122–127}}</ref> Тај Карноов мотор је требало да ради између две температуре, оне тела чија је температура требало да се мери, и референтне, тела на температури троструке тачке воде. Тада је референтна температура троструке тачке, дефинисана на тачно {{val|273.16|u=K}}. Од маја 2019. та вредност није фиксирана по дефиницији, већ се мери кроз микроскопске феномене, укључујући Болцманову константу, као што је горе описано. Микроскопска статистичка механичка дефиниција нема референтну температуру.

==== Идеалан гас ====

Материјал на коме се може заснивати макроскопски дефинисана температурна скала је [[идеални гас|идеалан гас]]. Притисак који врши фиксна запремина и маса идеалног гаса је директно пропорционалан његовој температури. Неки природни гасови показују тако скоро идеална својства у одговарајућем температурном опсегу да се могу користити за термометрију; ово је било важно током развоја термодинамике а и данас је од практичне важности.<ref>Quinn, T.J. (1983), pp. 61–83.</ref><ref>Schooley, J.F. (1986), pp. 115–138.</ref> Идеални гасни термометар, међутим, није теоретски савршен за термодинамику. То је зато што [[идеални гас#Entropy|ентропија идеалног гаса]] на његовој температури апсолутне нуле није позитивна полудефинисана величина, што гас доводи у кршење трећег закона термодинамике. За разлику од реалних материјала, идеални гас се не претвара у течност и не учвршћава, без обзира колико је хладан. Алтернативно размишљајући, закон идеалног гаса се односи на границу бесконачно високе температуре и нултог притиска; ови услови гарантују неинтерактивна кретања саставних молекула.<ref>Adkins, C.J. (1968/1983), pp. 119–120.</ref><ref>Buchdahl, H.A. (1966), pp. 137–138.</ref><ref>Tschoegl, N.W. (2000), p.&nbsp;88.</ref>

== Приступ кинетичке теорије ==

Величина келвина је у данашње време дефинисана у смислу кинетичке теорије, и изведена из вредности [[Болцманова константа|Болцманове константе]].

[[Кинетичка теорија гасова|Кинетичка теорија]] пружа микроскопски приказ температуре за нека тела материјала, посебно гасова, на основу макроскопских система који се састоје од многих микроскопских честица, као што су молекули и [[јон]]и различитих врста, при чему су све честице врсте сличне. Она објашњава макроскопске феномене кроз [[класична механика|класичну механику]] микроскопских честица. [[equipartition theorem|Теорема еквипартиције]] кинетичке теорије тврди да сваки класични [[Degrees of freedom (physics and chemistry)|степен слободе]] честице која се слободно креће има просечну кинетичку енергију {{math|''k''<sub>B</sub>''T''/2}} где {{math|''k''<sub>B</sub>}} означава [[Болцманова константа|Болцманову константу]].<ref name="Boltzmann constant"/> Транслационо кретање честице има три степена слободе, тако да ће, осим на веома ниским температурама где преовлађују квантни ефекти, просечна транслациона кинетичка енергија честице која се слободно креће у систему са температуром {{math|''T''}} бити {{math|3''k''<sub>B</sub>''T''/2}}.

Молекули, као што је кисеоник (О<sub>2</sub>), имају више [[Degrees of freedom (physics and chemistry)|степена слободе]] од појединачних сферних атома: они пролазе кроз ротациона и вибрациона кретања, као и транслације. Загревање доводи до повећања температуре услед повећања просечне транслационе кинетичке енергије молекула. Загревање ће такође проузроковати, кроз [[equipartition|еквипартиционисање]], повећање енергије повезане са вибрационим и ротационим модовима. Дакле, [[diatomic|двоатомски]] гас ће захтевати више енергије да повећа своју температуру за одређену количину, односно имаће већи [[toplotni kapacitet|топлотни капацитет]] од једноатомног гаса.

Као што је горе наведено, брзина звука у гасу се може израчунати из молекуларног карактера гаса, из његове температуре и притиска и из вредности Болцманове константе. Узимајући вредност Болцманове константе као примарно дефинисану референцу тачно дефинисане вредности, мерење брзине звука може обезбедити прецизније мерење температуре гаса.<ref name="de Podesta"/>

Могуће је измерити просечну кинетичку енергију саставних [[Microscopic scale|микроскопских]] честица ако им се дозволи да побегну из масе система, кроз мали отвор у окружујућем зиду. Спектар брзина се измери и из тога се израчуна просек. Није нужно случај да честице које излазе и које се мере имају исту расподелу брзина као и честице које остају у маси система, али понекад је могућ добар узорак.

== Термодинамички приступ ==

Температура је једна од главних величина у проучавању [[термодинамика|термодинамике]]. Раније је величина келвина била дефинисана термодинамичким терминима, али данас, као што је већ поменуто, дефинисана је у смислу кинетичке теорије.

За термодинамичку температуру се каже да је '''апсолутна''' из два разлога. Један је да је њен формални карактер независан од својстава одређених материјала. Други разлог је да је њена нула у извесном смислу апсолутна, јер указује на одсуство микроскопског класичног кретања саставних честица материје, тако да оне имају граничну специфичну топлоту нуле за нулту температуру, према трећем закону термодинамике. Ипак, термодинамичка температура има одређену нумеричку вредност која је произвољно одабрана традицијом и која зависи од особина одређених материјала; она је једноставно мање произвољан од релативних „степенских“ скала као што су [[Степен целзијуса|Целзијусова]] и [[Степен фаренхајта|Фаренхајтова]]. Будући да је апсолутна скала са једном фиксном тачком (нула), произвољном избору остаје само један степен слободе, а не два као у релативним скалама. За Келвинову скалу је од маја 2019. године, према међународној конвенцији, направљен избор да се користи знање о начинима рада различитих термометричких уређаја, ослањајући се на микроскопске кинетичке теорије о молекуларном кретању. Нумеричка скала је одређена конвенционалном дефиницијом вредности [[Болцманова константа|Болцманове константе]], која повезује макроскопску температуру са просечном микроскопском кинетичком енергијом честица као што су молекули. Њена нумеричка вредност је произвољна, а постоји алтернативна, мање коришћена апсолутна температурна скала која се зове [[Ранкинова скала|Ранкинова скала]], направљена да буде усклађена са Фаренхајтовом скалом као што је [[Келвин]]ова са Целзијусовом.

Термодинамичка дефиниција температуре је Келвинов допринос. Формулисана је у смислу идеализованог уређаја који се зове [[Carnot engine|Карноов мотор]], а замишљен да ради у фиктивном континуираном [[карноов циклус|циклусу узастопних процеса]] који пролазе кроз стања циклуса његовог радног тела. Мотор узима количину топлоте {{math|''Q''<sub>1</sub>}} из топлог резервоара и одбацује мању количину отпадне топлоте {{math|''Q''<sub>2</sub> < 0}} у хладни резервоар. Нето топлотна енергија коју апсорбује радно тело преноси се, као термодинамички рад, у радни резервоар и сматра се излазном снагом мотора. Сматра се да циклус тече тако споро да је у свакој тачки циклуса радно тело у стању термодинамичке равнотеже. Такоће се узима да се узастопни процеси циклуса одвијају реверзибилно без [[entropy production|продукције ентропије]]. Тада је количина ентропије која се узима из топлог резервоара када се радно тело загрева једнака оној која се преноси у хладни резервоар када се радно тело хлади. Апсолутне или термодинамичке температуре, {{math|''T''<sub>1</sub>}} и {{math|''T''<sub>2</sub>}}, резервоара дефинисане тако да је<ref name="FermiBook">{{cite book |last=Fermi |first=E. |title=Thermodynamics |page=48 |quote= eq.(64) |publisher=Dover Publications (still in print) |year=1956}}</ref>
{{NumBlk|:|<math>\frac{T_1}{T_2} = -\frac{Q_1}{Q_2}.</math>|1}}

Нулти закон термодинамике дозвољава да се ова дефиниција користи за мерење апсолутне или термодинамичке температуре произвољног тела од интереса, тако што ће други резервоар топлоте имати исту температуру као тело од интереса.

Келвинов оригинални рад који постулира апсолутну температуру објављен је 1848. године. Заснован је на Карноовом раду, пре формулације првог закона термодинамике. Карно није имао добро разумевање топлоте и није имао специфичан концепт ентропије. Писао је о 'калорику' и рекао да су сви калорици који су прешли из врућег резервоара предати у хладни резервоар. Келвин је у свом раду из 1848. написао да је његова скала апсолутна у смислу да је дефинисана „независно од својстава било које дате врсте материје“. Његова коначна публикација, која износи управо наведену дефиницију, штампана је 1853. године, а рад написан 1851. године.<ref>[[Вилијам Томсон, 1. барон Келвин|Thomson, W. (Lord Kelvin)]] (1848).</ref><ref>[[Вилијам Томсон, 1. барон Келвин|Thomson, W. (Lord Kelvin)]] (1851).</ref><ref>[[J. R. Partington|Partington, J.R.]] (1949), pp. 175–177.</ref><ref>Roberts, J.K., Miller, A.R. (1928/1960), pp. 321–322.</ref>

Нумерички детаљи су раније били решени тако што је један од резервоара топлоте постао ћелија на трострукој тачки воде, за коју је дефинисана апсолутна температура од 273,16 К.<ref>{{cite book|author=Quinn, T.J. |title=Temperature |url=https://archive.org/details/temperature0000quin |location= |publisher= |year=1983|isbn=0-12-569680-9|pages=[https://archive.org/details/temperature0000quin/page/n175 160]–162}}. Academic Press, London, ,.</ref> У данашње време, нумеричка вредност се уместо тога добија мерењем преко микроскопске статистичке механичке међународне дефиниције, као што је горе наведено.

=== Интензивна варијабилност ===

У термодинамичком смислу, температура је [[Intensive and extensive properties|интензивна променљива]] јер је једнака [[differential coefficient|диференцијалном коефицијенту]] једне [[Intensive and extensive properties|екстензивне променљиве]] у односу на другу, за дато тело. Стога, она има [[Dimensional analysis|димензије]] [[разум|односа]] две екстензивне варијабле. У термодинамици, два тела се често сматрају повезаним контактом са заједничким зидом, који има нека специфична својства пермеабилности. Таква специфична пермеабилност се може односити на специфичну интензивну променљиву. Пример је дијатермички зид који је пропустљив само за топлоту; интензивна променљива за овај случај је температура. Када су два тела веома дуго повезана кроз специфично пермеабилни зид, и устаљена у трајно стабилном стању, релевантне интензивне варијабле су једнаке у два тела; за дијатермални зид, ова изјава се понекад назива нултим законом термодинамике.<ref>{{cite book|last1=Tisza |first1=L |title=Generalized Thermodynamics |url= https://archive.org/details/generalizedtherm0000tisz|location= |publisher= |year=1966|pages=47, 57}}. M.I.T. Press, Cambridge MA,.</ref><ref name="Munster 49 69">{{cite book|title=Classical Thermodynamics |location= |publisher= Wiley-Interscience|isbn=0-471-62430-6|pages=49, 69 |last1=Münster |first1=Arnold |date=1970 }}. translated by E.S. Halberstadt, Wiley–Interscience, London, .</ref><ref name="Bailyn 14 214">{{cite book|last1=Bailyn |first1=M |title=A Survey of Thermodynamics |location=New York |publisher= American Institute of Physics Press|year=1994|isbn=0-88318-797-3|pages=14–15, 214}}</ref>

Конкретно, када се тело описује навођењем његове [[unutrašnja energija|унутрашње енергије]] {{math|''U''}}, екстензивна променљива, као функција његове [[ентропија|ентропије]] {{math|''S''}}, такође екстензивне променљиве, и друге променљиве стања  {{math|''V'', ''N''}}, са {{math|''U'' {{=}} ''U'' (''S'', ''V'', ''N''}}), тада је температура једнака [[Парцијални извод|парцијалном деривату]] унутрашње енергије у односу на ентропију:<ref name="Munster 49 69"/><ref name="Bailyn 14 214"/><ref name="Callen 146–148">[[Herbert Callen|Callen, H.B.]] (1960/1985), ''Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics'', (first edition 1960), second edition 1985, John Wiley & Sons, New York, {{ISBN|0-471-86256-8}}, pp. 146–148.</ref>

{{NumBlk|:|<math>T = \left ( \frac{\partial U}{\partial S} \right )_{V, N}.</math>|2}}

Слично, када се тело опише навођењем његове ентропије {{math|''S''}} као функције његове унутрашње енергије {{math|''U''}}, и других променљивих стања {{math|''V'', ''N''}}, са {{math|''S'' {{=}} ''S'' (''U'', ''V'', ''N'')}}, онда је реципрочна вредност температуре једнака парцијалном изводу ентропије у односу на унутрашњу енергију:<ref name="Munster 49 69"/><ref name="Callen 146–148"/><ref>{{cite book|author=Kondepudi, D., [[Иља Пригожин|Prigogine, I.]] |title=Modern Thermodynamics. From Heat Engines to Dissipative Structures |location= |publisher= |year=1998|isbn=0-471-97394-7|pages=115–116}}. John Wiley, Chichester, ,.</ref>

{{NumBlk|:|<math>\frac{1}{T} = \left( \frac{\partial S}{\partial U} \right)_{V, N}.</math>|3}}

Горња дефиниција, једначина (1), апсолутне температуре, је Келвинова заслуга. Она се односи на системе затворене за пренос материје и има посебан нагласак на директно експерименталне процедуре. Гибсова презентација термодинамике почива на апстрактнијем нивоу и бави се системима отвореним за трансфер материје; у овом развоју термодинамике, горње једначине (2) и (3) су заправо алтернативне дефиниције температуре.<ref>{{cite book|last1=Tisza |first1=L |title=Generalized Thermodynamics |url=https://archive.org/details/generalizedtherm0000tisz|location= |publisher= |year=1966|pages=58}}. M.I.T. Press, Cambridge MA,.</ref>

=== Локална термодинамичка равнотежа ===

Тела из стварног света често нису у термодинамичкој равнотежи и нису хомогена. За проучавање методама класичне иреверзибилне термодинамике, тело се обично просторно и временски дели концептуално на 'ћелије' мале величине. Ако су класични термодинамички услови равнотеже за материју испуњени у доброј апроксимацији у таквој 'ћелији', онда је она хомогена и за њу постоји температура. Ако је то тако за сваку 'ћелију' тела, онда се каже да [[равнотежно стање (термодинамика)#Local and global equilibrium|локална термодинамичка равнотежа]] влада у целом телу.<ref>{{cite journal|author=[[Edward Arthur Milne|Milne, E.A.]] |title=The effect of collisions on monochromatic radiative equilibrium |url=http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1928MNRAS..88..493M&data_type=PDF_HIGH&whole_paper=YES&type=PRINTER&filetype=.pdf|journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society |date=1929|volume=88|issue=|pages=493–502}}</ref><ref>{{cite book|last1=Gyarmati |first1=I |title=Non-equilibrium Thermodynamics. Field Theory and Variational Principles |location=Berlin |publisher=Springer |year=1970|translator=E. Gyarmati and W.F. Heinz|pages= 63–66}}</ref><ref>{{cite book|title=Thermodynamic Theory of Structure, Stability and Fluctuations |url=https://archive.org/details/thermodynamicthe0000glan |location=London |publisher= Wiley-Interscience|isbn=0-471-30280-5|pages=[https://archive.org/details/thermodynamicthe0000glan/page/14 14]–16 |last1=Glansdorff |first1=P. |last2=Prigogine |first2=Ilya|authorlink2=Иља Пригожин |date=1971 }}</ref><ref>{{cite book|last1=Bailyn |first1=M |title=A Survey of Thermodynamics |location=New York |publisher= American Institute of Physics Press|year=1994|isbn=0-88318-797-3|pages=133–135}}</ref><ref>{{cite book|title=Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics |location= |publisher= John Wiley & Sons|isbn=0-471-86256-8|pages=309–310 |last1=Callen |first1=Herbert B. |date=16 January 1991|authorlink=Herbert Callen|edition=2nd|origyear=1960 }}</ref>

Има смисла, на пример, рећи за екстензивну променљиву {{math|''U''}}, или за екстензивну променљиву {{math|''S''}}, да она има густину по јединици запремине или количину по јединици масе система, али нема смисла говорити о густини температуре по јединици запремине или количини температуре по јединици масе система. С друге стране, нема смисла говорити о унутрашњој енергији у тачки, док када преовлађује локална термодинамичка равнотежа, има смисла говорити о температури у тачки. Сходно томе, температура може да варира од тачке до тачке у медијуму који није у глобалној термодинамичкој равнотежи, али у коме постоји локална термодинамичка равнотежа.

Када у телу влада локална термодинамичка равнотежа, температура се може сматрати просторно променљивим локалним својством у том телу, а то је зато што је температура интензивна променљива.

== Основна теорија ==

Температура је мера [[Categories (Aristotle)#The Praedicamenta|квалитета]] стања материјала.<ref>{{cite book|author=Bryan, G.H. |title=Thermodynamics. An Introductory Treatise dealing mainly with First Principles and their Direct Applications |url=https://archive.org/details/thermodynamicsin0000ghbr |location= |publisher= |year=1907|isbn=|pages=[https://archive.org/details/thermodynamicsin0000ghbr/page/n22 3]}}. B.G. Teubner, Leipzig,. {{cite web |url=http://www.e-booksdirectory.com/details.php?ebook=6455 |title=Thermodynamics by George Hartley Bryan  |access-date=2011-10-02 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20111118050819/http://www.e-booksdirectory.com/details.php?ebook=6455 |archive-date=2011-11-18 }}</ref> Тај квалитет се може сматрати апстрактнијим ентитетом од било које дате температурне скале која га мери, а неки писци га називају ''врелином''.<ref>[[Brian Pippard|Pippard, A.B.]] (1957/1966), p. 18.</ref><ref>Adkins,C.J. (1968/1983), p. 20.</ref><ref>{{cite book|author=Bryan, G.H. |title=Thermodynamics. An Introductory Treatise dealing mainly with First Principles and their Direct Applications |url=https://archive.org/details/thermodynamicsin0000ghbr |location= |publisher= |year=1907|isbn=|pages=[https://archive.org/details/thermodynamicsin0000ghbr/page/n24 5]}}. B.G. Teubner, Leipzig,: "... when a body is spoken of as growing hotter or colder an increase of temperature is always implied, for the hotness and coldness of a body are qualitative terms which can only refer to temperature." {{cite web |url=http://www.e-booksdirectory.com/details.php?ebook=6455 |title=Thermodynamics by George Hartley Bryan  |access-date=2011-10-02 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20111118050819/http://www.e-booksdirectory.com/details.php?ebook=6455 |archive-date=2011-11-18 }}</ref> Квалитет врелине се односи на стање материјала само на одређеном локалитету, и генерално, осим тела која се држе у стабилном стању термодинамичке равнотеже, врелина варира од места до места. Није нужно случај да је материјал на одређеном месту у стању које је постојано и скоро довољно хомогено да му омогући да има добро дефинисану врелину или температуру. Врелина се може апстрактно представити као једнодимензионална [[многострукост]]. Свака валидна температурна скала има своју мапу један-на-један у многострукости топлоте.<ref name="Mach 1900">{{cite book|last1=Mach |first1=E |title=Die Principien der Wärmelehre. Historisch-kritisch entwickelt |location= |publisher= |year=1900|pages=56–57}}. Johann Ambrosius Barth, Leipzig, section 22,.</ref><ref name="Serrin 1986">Serrin, J. (1986). Chapter 1, 'An Outline of Thermodynamical Structure', pp. 3–32, especially p. 6, in ''New Perspectives in Thermodynamics'', edited by J. Serrin, Springer, Berlin, {{ISBN|3-540-15931-2}}.</ref>

Када су два система у термичком контакту на истој температури нема преноса топлоте између њих. Када температурна разлика постоји, топлота спонтано тече из топлијег система у хладнији систем све док они не буду у [[thermal equilibrium|топлотној равнотежи]]. Такав пренос топлоте се дешава провођењем или термичким зрачењем.<ref name="Maxwell 1872">{{cite book|author=Maxwell, J.C. |title=Theory of Heat |url=https://archive.org/details/theoryheat03maxwgoog |location= |publisher= |year=1872|isbn=|pages=[https://archive.org/details/theoryheat03maxwgoog/page/n47 32]}}. third edition, Longmans, Green, London,.</ref><ref name="Tait 1884 39-40">{{cite book|author=Tait, P.G. |title=Heat |url=https://archive.org/details/heat00taitgoog |location= |publisher= |year=1884|isbn=|pages=[https://archive.org/details/heat00taitgoog/page/n55 39]–40}}. Macmillan, London, Chapter VII,.</ref><ref name="Planck 1897">Planck, M. (1897/1903). ''Treatise on Thermodynamics'', translated by A. Ogg, Longmans, Green, London, pp. 1–2.</ref><ref>Planck, M. (1914), [https://openlibrary.org/books/OL7154661M/The_theory_of_heat_radiation ''The Theory of Heat Radiation''] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20111118043153/https://openlibrary.org/books/OL7154661M/The_theory_of_heat_radiation |date=2011-11-18 }}, second edition, translated into English by M. Masius, Blakiston's Son & Co., Philadelphia, reprinted by Kessinger.</ref><ref name=dugdale>{{cite book
|author=J.S. Dugdale
|title=Entropy and its Physical Interpretation
|publisher=Taylor & Francis
|year=1996
|isbn=978-0-7484-0569-5
|page=13
}}</ref><ref name=reif>{{cite book
|author=F. Reif
|title=Fundamentals of Statistical and Thermal Physics
|url=https://archive.org/details/fundamentalsofst00fred
|url-access=registration
|year=1965
|publisher=McGraw-Hill
|page=[https://archive.org/details/fundamentalsofst00fred/page/102 102]
|isbn=9780070518001
}}</ref><ref name=Moran>{{cite book
|author=M.J. Moran; H.N. Shapiro
|title=Fundamentals of Engineering Thermodynamics
|edition=5
|page=14
|section=1.6.1
|publisher=John Wiley & Sons, Ltd.
|year=2006
|isbn=978-0-470-03037-0
}}</ref><ref>{{cite web
 |author      = T.W. Leland, Jr.
 |title       = Basic Principles of Classical and Statistical Thermodynamics
 |page        = 14
 |url         = http://www.uic.edu/labs/trl/1.OnlineMaterials/BasicPrinciplesByTWLeland.pdf
 |quote       = Consequently we identify temperature as a driving force which causes something called heat to be transferred.
 |url-status=live
 |archive-url  = https://web.archive.org/web/20110928205821/http://www.uic.edu/labs/trl/1.OnlineMaterials/BasicPrinciplesByTWLeland.pdf
 |archive-date = 2011-09-28
}}</ref>

Експериментални физичари, на пример [[Галилео Галилеј#Engineering|Галилео]] и [[Newtons law of cooling|Њутн]],<ref>{{cite book|author=Tait, P.G. |title=Heat |url=https://archive.org/details/heat00taitgoog |location= |publisher= |year=1884|isbn=|pages=[https://archive.org/details/heat00taitgoog/page/n58 42], 103–117}}. Macmillan, London, Chapter VII,.</ref> су открили да постоји неограничено много [[Scale of temperature|емпиријских температурних скала]]. Ипак, [[Нулти закон термодинамике|нулти закон термодинамике]] каже да све мере исти квалитет. То значи да за тело у сопственом стању унутрашње термодинамичке равнотеже, сваки исправно калибрисани термометар, било које врсте, који мери температуру тела, бележи једну те исту температуру. За тело које није у сопственом стању унутрашње термодинамичке равнотеже, различити термометри могу да бележе различите температуре, у зависности од механизама рада термометара.

=== Тела у термодинамичкој равнотежи ===

За експерименталну физику, врелина значи да ће се, када се упореде било која два дата тела у њиховим појединачним [[равнотежно стање (термодинамика)|термодинамичким равнотежама]], било која два прикладно дата емпиријска термометра са очитањима нумеричке скале сложити око тога које је топлије од два дата тела, или да имају исте температуре.<ref>{{cite book|author=Beattie, J.A., Oppenheim, I. |title=Principles of Thermodynamics |url=https://archive.org/details/principlesofther0000beat |location= |publisher= |year=1979|isbn=978-0-444-41806-7|pages=[https://archive.org/details/principlesofther0000beat/page/n46 29]}}. Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, ,.</ref> Ово не захтева да два термометра имају линеарну везу између својих очитавања нумеричке скале, али захтева да однос између њихових нумеричких очитавања буде [[Монотоност функције|стриктно монотон]].<ref>{{cite book|author=Landsberg, P.T. |title=Thermodynamics with Quantum Statistical Illustrations |url=https://archive.org/details/thermodynamicswi0002land |location= |publisher= |year=1961|isbn=|pages=[https://archive.org/details/thermodynamicswi0002land/page/n30 17]}}. Interscience Publishers, New York,.</ref><ref>{{cite journal | last1 = Thomsen | first1 = J.S. | title = A restatement of the zeroth law of thermodynamics | journal = Am. J. Phys. |date= 1962 |volume = 30 | issue = 4| pages = 294–296 |bibcode = 1962AmJPh..30..294T |doi = 10.1119/1.1941991 | doi-access = free }}</ref> Дефинитни осећај веће врелине може се имати, независно од [[kalorimetrija|калориметрије]], термодинамике и особина датог материјала, из [[Vinov zakon pomeranja#Formulacija zavisna od frekvencije|Виновог закона померања]] [[Топлотно зрачење|топлотног зрачења]]: температура купатила [[топлотно зрачење|топлотног зрачења]] је [[Proportionality (mathematics)|пропорционална]], помоћу универзалне константе, са фреквенцијом максимума свог [[Frequency spectrum#Light|фреквентног спектра]]; ова фреквенција је увек позитивна, али може имати вредности које [[трећи закон термодинамике|теже нули]]. Топлотно зрачење је првобитно дефинисано за шупљину у термодинамичкој равнотежи. Ове физичке чињенице оправдавају математичку тврдњу да врелина постоји на уређеној једнодимензионалној [[многострукост]]и. Ово је фундаментална карактеристика температуре и термометара за тела у сопственој термодинамичкој равнотежи.<ref name="Truesdell 1980"/><ref name="Mach 1900"/><ref name="Serrin 1986"/><ref>{{cite book|author=Maxwell, J.C. |title=Theory of Heat |url=https://archive.org/details/theoryheat03maxwgoog |location= |publisher= |year=1872|isbn=}}. third edition, Longman's, Green & Co, London, p. 45.</ref><ref name="Pitteri 1984">Pitteri, M. (1984). On the axiomatic foundations of temperature, Appendix G6 on pp. 522–544 of ''Rational Thermodynamics'', C. Truesdell, second edition, Springer, New York, {{ISBN|0-387-90874-9}}.</ref>

Осим у систему који пролази кроз [[Фазна трансформација|фазну промену]] [[Фазна трансформација|првог реда]] као што је топљење леда, како затворени систем прима топлоту, без промене запремине и без промене спољашњих поља сила која на њега делују, његова температура расте. За систем који пролази кроз такву промену фазе тако споро да се одступање од термодинамичке равнотеже може занемарити, његова температура остаје константна док се систем снабдева [[латентна топлота|латентном топлотом]]. Супротно томе, губитак топлоте из затвореног система, без промене фазе, без промене запремине и без промене спољашњих поља сила која на њега делују, смањује његову температуру.<ref>{{cite book|author=Truesdell, C., Bharatha, S. |title=The Concepts and Logic of Classical Thermodynamics as a Theory of Heat Engines, Rigorously Constructed upon the Foundation Laid by S. Carnot and F. Reech |location= |publisher= |year=1977|isbn=0-387-07971-8|pages=20}}. Springer, New York, ,.</ref>

=== Тела у стабилном стању, али нису у термодинамичкој равнотежи ===

Док за тела у сопственим термодинамичким равнотежним стањима, појам температуре захтева да се сви емпиријски термометри морају сложити око тога које од два тела је топлије или да су на истој температури, овај захтев није сигуран за тела која су у стабилном стању мада нису у термодинамичкој равнотежи. Тада се може десити да се различити емпиријски термометри не слажу око тога које је топлије, а ако је то тако, онда барем једно од тела нема добро дефинисану апсолутну термодинамичку температуру. Ипак, свако дато тело и било који одговарајући емпиријски термометар и даље могу да подрже појмове емпиријске, неапсолутне, топлоте и температуре, за одговарајући опсег процеса. Ово је предмет проучавања [[neravnotežna termodinamika|неравнотежне термодинамике]].<ref name=":0">{{Cite book |last1=Kjelstrup |first1=S |url=https://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/7869 |title=Non-Equilibrium Thermodynamics for Engineers |last2=Bedeaux |first2=D |last3=Johannessen |first3=E |last4=Gross |first4=J |date=June 2010 |publisher=WORLD SCIENTIFIC |isbn=978-981-4322-15-7 |language=en |doi=10.1142/7869}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Bodenschatz |first1=Eberhard |last2=Cannell |first2=David S. |last3=de Bruyn |first3=John R. |last4=Ecke |first4=Robert |last5=Hu |first5=Yu-Chou |last6=Lerman |first6=Kristina|author6-link=Kristina Lerman |last7=Ahlers |first7=Guenter |title=Experiments on three systems with non-variational aspects |journal=Physica D: Nonlinear Phenomena |date=December 1992 |volume=61 |issue=1–4 |pages=77–93 |doi=10.1016/0167-2789(92)90150-L|bibcode=1992PhyD...61...77B }}</ref><ref>{{Cite book|url=|title= Thermodynamics of Complex Systems: Principles and applications. |last= Pokrovskii |first=Vladimir|language=English | publisher= IOP Publishing, Bristol, UK.|year=2020|isbn=|pages=|bibcode= 2020tcsp.book.....P }}</ref><ref>{{Cite book |last1=Groot |first1=Sybren Ruurds de |title=Non-equilibrium thermodynamics |url=https://archive.org/details/nonequilibriumth0000groo |last2=Mazur |first2=Peter |date=1984 |publisher=Dover Publ |isbn=978-0-486-64741-8 |edition=Dover ed., 1. publ., unabridged, corr. republ |series=Dover books on physics |location=New York, NY}}</ref>

=== Тела која нису у стабилном стању ===

Када тело није у стабилном стању, онда појам температуре постаје још мање сигуран него за тело у стабилном стању које није у термодинамичкој равнотежи. Ово је такође предмет проучавања [[neravnotežna termodinamika|неравнотежне термодинамике]].<ref name=":0"/>

=== Аксиоматика термодинамичке равнотеже ===

За аксиоматски третман термодинамичке равнотеже, од 1930-их, постало је уобичајено да се позива на [[Нулти закон термодинамике|нулти закон термодинамике]]. Уобичајено изречена минималистичка верзија таквог закона постулира само да се за сва тела, за која би кад су термички у контакту била у топлотној равнотежи, треба рећи да имају исту температуру по дефиницији, али сама по себи не успоставља температуру као величину изражену као реални број на скали. Физички информативнија верзија таквог закона посматра емпиријску температуру као графикон топлотне многострукости.<ref name="Mach 1900"/><ref name="Pitteri 1984"/><ref name="Serrin 1978">Serrin, J. (1978). The concepts of thermodynamics, in ''Contemporary Developments in Continuum Mechanics and Partial Differential Equations. Proceedings of the International Symposium on Continuum Mechanics and Partial Differential Equations, Rio de Janeiro, August 1977'', edited by G.M. de La Penha, L.A.J. Medeiros, North-Holland, Amsterdam, {{ISBN|0-444-85166-6}}, pp. 411–451.</ref> Док нулти закон дозвољава дефиниције многих различитих емпиријских скала температуре, [[други принцип термодинамике|други закон термодинамике]] бира дефиницију једне префериране, [[absolute temperature|апсолутне температуре]], јединствене до произвољног фактора скале, одакле се она назива [[thermodynamic temperature|термодинамичка температура]].<ref name="Truesdell 1980"/><ref name="Mach 1900"/><ref name="Maxwell 1872 155-158"/><ref name="Tait 1884 68-69"/><ref>Buchdahl, H.A. (1966), p. 73.</ref><ref>{{cite book|last1=Kondepudi |first1=D |title=Introduction to Modern Thermodynamics |location= |publisher= |year=2008|isbn=978-0-470-01598-8|pages=106–108}}. Wiley, Chichester, , Section 32.,.</ref> Ако се [[unutrašnja energija|унутрашња енергија]] посматра као функција запремине и ентропије хомогеног система у термодинамичкој равнотежи, термодинамичка апсолутна температура се појављује као делимични дериват [[unutrašnja energija|унутрашње енергије]] у односу на [[ентропија|ентропију]] при константној запремини. Његово природно, суштинско порекло или нулта тачка је [[апсолутна нула]] на којој је ентропија било ког система на минимуму. Иако је ово најнижа апсолутна температура описана моделом, [[трећи закон термодинамике]] постулира да апсолутну нулу не може постићи ниједан физички систем.

== Топлотни капацитет ==
{{see also|Топлотни капацитет|калориметрија}}

Када је пренос енергије на или са тела само као топлота, стање тела се мења. У зависности од околине и зидова који одвајају тела, могуће су различите промене у телу. То укључује хемијске реакције, повећање притиска, повећање температуре и промену фазе. За сваку врсту промене под одређеним условима, топлотни капацитет је однос количине пренете топлоте и величине промене.<ref>{{cite book |last1=Green |first1=Don |last2=Perry |first2=Robert H. |title=Perry's Chemical Engineers' Handbook, Eighth Edition |year=2008 |publisher=McGraw-Hill Education |isbn=978-0071422949 |page=660 |edition=8th}}</ref> 

На пример, ако је промена повећање температуре при константној запремини, без промене фазе и хемијске промене, онда температура тела расте и његов притисак расте. Количина пренете топлоте, {{math|Δ''Q''}}, подељена са уоченом променом температуре, {{math|Δ''T''}}, је [[toplotni kapacitet|топлотни капацитет]] тела при константној запремини:

: <math qid=Q112187521> C_V = \frac{\Delta Q}{\Delta T}. </math>

Ако се топлотни капацитет мери за добро дефинисану [[količina supstance|количину супстанце]], [[специфична топлота]] је мера топлоте потребне да се температура такве јединичне количине повећа за једну јединицу температуре. На пример, повећање температуре воде за један келвин (једнако једном степену Целзијуса) захтева 4186 [[џул]]а по [[килограм]]у (J/kg).

== Мерни инструменти ==
[[Датотека:Gluehfadenpyrometer.jpg|мини|десно|250px|Оптички [[пирометар]] за мерење температуре у [[висока пећ|високој пећи]].]]
[[Датотека:Clinical thermometer 38.7.JPG|мини|десно|250px|Медицински стаклени [[термометар]].]]
[[Датотека:NOAA-NDBC-discus-buoy.jpg|мини|десно|250px|Аутоматска [[метеоролошка станица]].]]

За мерење температуре служи [[мерни инструмент]] који се зове [[термометар]].

Живин термометар се заснива на појави да се [[Физичко тело|физичка тела]] [[Termička dilatacija|загријавањем растежу]], а [[Termička dilatacija|хлађењем стежу]]. Као радна супстанца се некад користио алкохол, а данас се скоро једино користи [[жива]] у течном агрегатном стању због свог високог коефицијента експанзије. При додиру са околином, термометар брзо размењује топлоту те се лако прати брзо растезање или сажимање живе у њему.

Термометар се састоји од уске стаклене цеви ([[kapilarne pojave|капиларе]]) која је дуж термометра свугде истог [[пречник]]а, док се на доњем крају проширује у ваљкасту или кугласту посудицу.

У [[метеорологија|метеорологији]], мерни инструменти за мерење температуре су смештени у [[Метеоролошка станица|метеоролошким станицама]] на 2 метра изнад земље ради уклањања неповољних утицаја [[Осунчаност|осунчавања]], [[Ветар|ветрова]] и [[Падавине|падавина]], док је размена ваздуха споља стално могућа.

Данас постоје неколико стандардизованих начина за мерење температуре, као што су гасни термометри, акустични гасни термометри, термометри који се заснивају на мерењу електричног шума проводника, термометри који се заснивају на мерењу укупног зрачења црног тела.

=== Примарни термометри ===
Примарни термометри су термометри чији се рад заснива на добро проученом физичком принципу и који су врло поуздани, у смислу да имају велику репродуцибилност мерења (резултат се врло добро репродукује поновљеним мерењем). Особина примарних термометара је да се [[једначина стања]] која описује термометар може написати без увођења неких других температурно-зависних величина.

Примарни термометри могу бити<ref>{{Cite web|url=https://www.lakeshore.com/Documents/LSTC_appendixA_l.pdf|title=Appendix A: Overview of Thermometry|last=Lake Shore Cryotronics, Inc.|first=|date=|website=www.lakeshore.com|archive-url=https://web.archive.org/web/20180823174103/https://www.lakeshore.com/Documents/LSTC_appendixA_l.pdf|archive-date=23. 08. 2018|url-status=dead|accessdate=23. 08. 2018.}}</ref>:
* гасни термометри са гасом као радним телом (на пример [[хелијум]]ом који се понаша скоро као идеалан гас) код којих се мери [[притисак]] по благо коригованој [[Jednačina stanja idealnog gasa|једначини стања за идеалан гас <math>pV=nRT</math>]]
* акустични гасни термометри који одређују температуру преко мерења брзине звука који се креће кроз гасни медијум (нпр. хелијум)
* термометри који мере електрични шум отпорника који је директно пропорционалан температури <math>\overline{V^2}=4k_BTR \Delta \nu</math>, где је <math>k_B</math>Планкова константа, а <math> \Delta \nu</math>је распон фреквенције
* термометри који одређују температуру мерењем укупног [[Zračenje crnog tela|зрачења црног тела]]

=== Секундарни термометри ===
Секундарни термометри, за разлику од примарних, нису толико поуздани. Код њих се добијени резултат мора калибрисати преко дефинисаних температурних фиксних тачака, због тога што величине које се мере додатно зависе од температуре. За разлику од примарних термометара, особина секундарних термометара је да се [[једначина стања]] код њих не може написати без увођења неких других температурно-зависних величина. Предност секундарних термометара и њихова заступљеност у пракси је у томе што су примарни термометри често непрактични због величине, брзине или цене.

Међу секундарним термометрима користе се:
* термометри који раде на принципу мерења [[Отпорник|отпора]]
** [[метал]]ни (позитивни) сензори који су врло репродуцибилни, али нису превише осетљиви на ниским температурама
** [[Полупроводник|полупроводни]] (негативни) сензори су врло осетљиви али захтевају додатну калибрацију због тога што температурно зависна отпорност <math>R(T)</math>зависи и од нечистоћа у полупроводнику
* који раде на принципу диода - лако је очитавати температуру, али нису тако прецизни и репродуцибилни као термометри који ради на принципу отпорника
* [[термопар]]и или [[Термопар|термоелементи]] који - раде на принципу [[Термоелектрични ефекат|термоелектричног ефекта]], тешко је очитавати температуру, али могу да мере широк опсег температуре и погодни су због тога што су пасивни сензори
* термометри који раде на принципу [[Електрични капацитет|капацитивности]] - имају најмању грешку на мерење температуре у присуству [[Магнетно поље|магнетног поља]], али нису репродуцибилни те је увек потребно мерити уз присуство контролног сензора

Актуелне дефинисане и интернационално прихваћене температурне скале за коришћење секундарних термометара су (ITS-90) и (PLTS-2000).

=== Важне практичне карактеристике термометара ===
* тачност термометра која је одређена осетљивошћу и резолуцијом инструмента
* осетљивост на магнетно поље
* репродуцибилност мерења (колико сличан резултат се добија понављањем мерења)
* јединственост калибрације
* једноставност коришћења
* цена

== Улога температуре у природи ==

Осим у свакодневном животу, температура игра важну улогу у скоро свим [[природне науке|природним наукама]]. Многе [[физичке особине]] материје, од [[агрегатно стање|агрегатног стања]] преко густине, [[растворљивост]]и, [[напон паре|напона паре]], [[електрична проводност|електричне проводности]] до [[индекс преламања|индекса преламања]] зависе од температуре. Слично, од температуре зависи којом ће се брзином одвијати нека [[хемијска реакција]] а у сложеном систему, и које ће реакције да се одиграју. То је један од разлога што код човека постоји неколико врло сложених механизама за одржавање телесне температуре нешто испод 37&nbsp;°C, јер је само неколико степени одступања довољно да поремети оптимално стање у организму. Од температуре такође зависи интензитет топлотног зрачења које се емитује са површине тела. Тај је ефекат, на пример, примењен у сијалици са влакном у којој се електричном струјом подиже температура влакна до температуре на којој долази до знатне емисије видљивог зрачења. На том принципу и Сунце сија — због високе температуре, површина Сунца непрекидно емитује огромну количину енергије у виду електромагнетних таласа, великим делом у видљивом делу спектра.

(<math>k_B</math>)

Уобичајена јединица за мерење температуре у физици је конвенционална температура (<math>\tau</math>) која се изражава преко стандардне температуре (<math>T</math>) и [[Планкова константа|Планкове константе (<math>k_B</math>)]]:

<math>\tau = k_B T</math>

Мерна јединица конвенционалне температуре је димензије [[Енергија|енергије]], као што је [[џул]] или [[електронволт]].

=== Температура тела ===
Температура тела је мера топлотног стања [[Организам|организма]]; последица је равнотеже између апсорпције и зрачења топлоте ([[терморегулација]]). Код [[човек]]а, као и код других топлокрвних (хомеотермних) животиња, температура у унутрашњости организма одржава се сразмерно сталном, без обзира на температуру околине, што је у првоме реду нужно за правилну функцију [[ензим]]а. Температура хладнокрвних (поикилотермних) животиња зависи од температуре околине.

Температура се обично мери у устима (орална или сублингвална температура), под пазухом (аксиларна температура) или у дебелом цреву (ректална температура). Међу здравим појединцима температура показује сразмерно велику варијабилност: орална температура износи између 36,4 и 37,6&nbsp;°C, аксиларна температура приближно је 0,5&nbsp;°C нижа од оралне, а ректална температура приближно 0,5&nbsp;°C виша од оралне. Температура је обично нижа у јутарњим сатима, а виша у вечерњима. Током врло напорнога мишићног рада температура се привремено може повисити и до 40&nbsp;°C. Код жена температура зависи од фазе менструацијскога циклуса: у другој половини циклуса она је приближно 0,3&nbsp;°C виша него у првој половини. Повишена температура (врућица или [[грозница]]) може имати различите узроке, а најчешће је последица упалних процеса и [[инфекција|зараза]]. Код мале деце терморегулација још није добро развијена, па температура може бити повишена и без патолошких разлога. Умерено повишење телесне температуре назива се субфебрилном температуром. Ако се температура повиси на 40,0 до 42,0&nbsp;°C, може настати [[топлотни удар]], а ако се снизи на приближно 25,0&nbsp;°C (на пример при боравку у леденој води), човек обично умире због срчанога застоја.

=== Температура ваздуха ===
Температура ваздуха, у [[метеорологија|метеорологији]], је температура у приземном слоју [[атмосфера|атмосфере]] која није узрокована [[топлотно зрачење|топлотним зрачењем]] [[тло|тла]] и околине или [[Сунчева свјетлост|Сунчевим зрачењем]]. Мери се на [[висина|висини]] од 2 метра изнад тла. Температура ваздуха мења се током дана и током године. Дневни ход зависи од доба дана и величине и врсте облачности, и може се знатно променити при наглим продорима топлог или хладног ваздуха или при термички јако израженим [[ветар|ветровима]], на пример [[Фен (ветар)|фену]], чинуку или [[бура|бури]]. Годишњи ход зависи од положаја [[Земља|Земље]] према [[Сунце|Сунцу]], земљописном положају места, те о [[глобално загревање|климатским променама]]. У нашим [[Географска ширина|географским ширинама]] у просеку је најхладнији месец јануар, а најтоплији јул. Због утицаја топлоте тла, уз само тло температура ваздуха нагло се мења, па разлика између температуре ваздуха на 2 метра висине и оне при тлу може износити и до 10&nbsp;°C. Температура ваздуха при тлу мери се термометрима постављенима 5 [[центиметар]]а изнад тла. Најнижа је до сада измерена температура ваздуха – 89,2&nbsp;°C на станици Восток ([[Антарктик]]а, 1983), а највиша 57,3&nbsp;°C у месту Асисија (Либија, 1923).<ref>[http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=60787 ''Температура ваздуха''] „Хрватска енциклопедија“, Лексикографски завод Мирослав Крлежа, www.enciklopedija.hr, 2016.</ref>

== Референце ==
{{reflist|refs=
<ref name="Boltzmann constant">[https://cryogenicsociety.org/36995/news/nist_explains_the_new_kelvin_definition/ Cryogenic Society] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20201107230319/https://cryogenicsociety.org/36995/news/nist_explains_the_new_kelvin_definition/ |date=2020-11-07 }} (2019).</ref>
<ref name="draft-resolution-A">{{citation|title=Draft Resolution A "On the revision of the International System of Units (SI)" to be submitted to the CGPM at its 26th meeting (2018)|url=https://www.bipm.org/utils/en/pdf/CGPM/Draft-Resolution-A-EN.pdf|access-date=2019-10-20|archive-date=2018-04-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20180429025229/https://www.bipm.org/utils/en/pdf/CGPM/Draft-Resolution-A-EN.pdf|url-status=dead}}</ref>

}}

== Литература ==
{{Литература|30em}}
* {{Cite book| ref=harv| url = http://worldcat.org/oclc/1011499426| title = Absolute zero and the conquest of cold| last =Shachtman| first =Tom|isbn=9780547525952| oclc = 1011499426|pages=}}
* {{Cite book| ref=harv| last=Chang| first = Hasok| title = Inventing Temperature: Measurement and Scientific Progress| location = Oxford| publisher = Oxford University Press|year=2004|isbn=978-0-19-517127-3|pages=}}
* {{Cite book| ref=harv|last=Zemansky|first=Mark Waldo| title = Temperatures Very Low and Very High| url =https://archive.org/details/temepraturesvery0000mark| location = Princeton, N|year=1964|id=}}J.| publisher = Van Nostrand.
* {{Cite book| ref=harv|last=Adkins|first=C.J. (1968/1983)| title = Equilibrium Thermodynamics| location = | publisher = (1st edition 1968), third edition 1983, Cambridge University Press, Cambridge UK|year=|isbn=978-0-521-25445-8|pages=}}
* {{Cite book| ref=harv|last=Buchdahl|first=H.A.| title = The Concepts of Classical Thermodynamics| url = | location = | publisher = Cambridge University Press, Cambridge UK|year=1966|id=}}
* {{Cite book| ref=harv| last=Mach| first = E.|year=1990| title = Die Principien der Wärmelehre. Historisch-kritisch entwickelt| publisher = Johann Ambrosius Barth| location = Leipzig|pages=}}
* {{Cite book| ref=harv|last=Middleton|first=W.E.K.| title = A History of the Thermometer and its Use in Metrology| url = | location = | publisher = Johns Hopkins Press, Baltimore MD|year=1966|id=}}
* {{cite journal|last=Miller | first = J | title = Cooling molecules the optoelectric way | url =https://archive.org/details/sim_physics-today_2013-01_66_1/page/12| journal = Physics Today |date=2013 |volume = 66 | issue = 1 | doi = 10.1063/pt.3.1840 |pages=12–14}}
* {{Cite book| ref=harv|author = [[J. R. Partington|Partington, J.R.]]| title = An Advanced Treatise on Physical Chemistry| url = | location = | publisher = volume 1, ''Fundamental Principles|year=1949|id=}} 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.}-
* {{Cite book| ref=harv| last=Quinn| first = T. J.| title = Temperature| url=https://archive.org/details/temperature0000quin| location = London| publisher = Academic Press|year=1983|isbn=978-0-12-569680-7|pages=}}
* {{Cite book| ref=harv|last=Schooley|first=J.F. | title = Thermometry| url=https://archive.org/details/thermometry0000scho| location = Boca Raton| publisher = CRC Pressn|year=1986|isbn=978-0-8493-5833-3|pages=}}
* -{Roberts, J.K., Miller, A.R. (1928/1960). ''Heat and Thermodynamics'', (first edition 1928), fifth edition, Blackie & Son Limited, Glasgow.}-
* {{cite journal|author=[[Вилијам Томсон, 1. барон Келвин|Thomson, W. (Lord Kelvin)]] |title=On an absolute thermometric scale founded on Carnot's theory of the motive power of heat, and calculated from Regnault's observations |journal=Proc. Cambridge Phil. Soc |date=1848|volume=1|issue=5|pages=66–71}}
* {{cite journal|last=Thomson| first = W. (Lord Kelvin)|author-link=William Thomson, 1st Baron Kelvin| title = On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam| journal = Transactions of the Royal Society of Edinburgh |date=1851| volume = XX| issue = part II|pages=261–268; 289–298}}
* {{Cite book| ref=harv| last=Truesdell| first = C.A. | title = The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822-1854| url=https://archive.org/details/tragicomicalhist0000unse| location = New York| publisher = Springer|year=1980|isbn=978-0-387-90403-0|pages=}}
* {{Cite book| ref=harv|last=Tschoegl|first=N.W. | title = Fundamentals of Equilibrium and Steady-State Thermodynamics| location = | publisher = Elsevier, Amsterdam|year=2000|isbn=978-0-444-50426-5|pages=}}
* {{cite journal|last=Zeppenfeld| first = M. | last2=Englert| first2 = B.G.U. | last3=Glöckner| first3 = R. | last4=Prehn| first4 = A. | last5=Mielenz| first5 = M. | last6=Sommer| first6 = C. | last7=van Buuren | first7 = L.D. | last8=Motsch| first8 = M. | last9=Rempe| first9 = G. | title = Sysiphus cooling of electrically trapped polyatomic molecules | url = http://www.nature.com/nature/journal/v491/n7425/full/nature11595.html | journal = Nature |date=2012|volume = 491 | issue = | doi=10.1038/nature11595| arxiv = 1208.0046 | bibcode = 2012Natur.491..570Z | pmid=23151480|pages=570–573}}
{{Литература крај}}

== Спољашње везе ==
{{Commonscat|Temperature}}
* -{[https://web.archive.org/web/20160618162716/http://eo.ucar.edu/skymath/SECT1WEB.PDF An elementary introduction to temperature aimed at a middle school audience]}-
* -{[http://intro.chem.okstate.edu/1314F00/Laboratory/GLP.htm from Oklahoma State University]}-
* -{[http://lebanese-economy-forum.com/wdi-gdf-advanced-data-display/show/EN-CLC-AVRT-C/ Average yearly temperature by country]}-

{{ТемпературнеСкале}}
{{нормативна контрола}}
{{Добар чланак}}

[[Категорија:Температура| ]]
[[Категорија:Физика]]
[[Категорија:Хемија]]
[[Категорија:Термодинамика]]
[[Категорија:Пренос топлоте]]
[[Категорија:Климатологија]]
[[Категорија:Функције стања]]
[[Категорија:Статистичка механика]]
[[Категорија:Физичке величине]]