- For spesialartikkel om temperatur i meteorologien, se
Temperatur (meteorologi)
.
Temperatur
(fra
latin
temperatura
, grunnbetydning ≪passende blanding≫)
[1]
er den
fysiske
egenskapen som er det viktigste grunnlaget for om en gjenstand oppfattes som varm eller kald.
[2]
Gjenstanden med høyest temperatur vil ved berøring kjennes varmest, forutsatt at den har minst like stor varmeledningsevne som gjenstanden med lavere temperatur. Temperatur er direkte knyttet til mengden
termisk energi
(
varme
) i systemet, det vil si tilfeldige bevegelser i
atomer
og
molekyler
i systemet.
[3]
Temperatur gir bare mening for store systemer med mange partikler, som atmosfæren, havet, menneskekroppen eller sola. Man kan saledes ikke snakke om temperaturen til et atom. Temperatur er ogsa bare knyttet til tilfeldige bevegelser. Tilfeldige bevegelser star i kontrast til ordnede, mekaniske bevegelser, for eksempel faller en stein i et tyngdefelt like fort uavhengig av steinens temperatur.
Det finnes en nedre grense for hvor kaldt det kan bli.
[4]
Grensen kalles
det absolutte nullpunkt
, som er ved −273,15
℃
= 0
K
.
[5]
[6]
Ned mot denne grensen bryter klassiske,
termodynamiske
formler sammen og en ma benytte resultater fra
kvantemekanikken
og
statistisk fysikk
.
Et typisk
termometer
som maler celsius pa en vinterdag med temperatur pa ?17 °C.
Vanlig symbol for temperatur er
T
. Det finnes flere temperaturskalaer
Mange typer fenomener avhenger sterkt av temperatur
- Kjemiske reaksjoner
. Reaksjonshastigheten øker normalt med temperaturen.
- Faser
. Hvilke faser som er stabile avhenger av temperatur. Lavere temperatur betyr mer ordnede faser.
- Indre energi
. Økt temperatur betyr økt indre energi. (Derimot kan den indre energien øke uten at temperaturen øker, for eksempel i en
faseovergang
, se
latent varme
)
- Elektrisk motstand
. Generelt øker motstanden med temperaturen.
I
termodynamikken
defineres temperatur
T
som forholdet mellom en langsom (kvasistatisk) overføring av
varme
og følgende endring av
entropi
, dvs.
![{\displaystyle dS={\frac {\delta Q}{T}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4a490ba698a8c5716f119d0932af9a11ed483b13)
Denne definisjonen gjelder bare nær likevekt.
Statistisk fysikk
tilbyr en definisjon av temperatur som
![{\displaystyle {\frac {1}{T}}=\left({\frac {\partial S(E)}{\partial E}}\right)_{VN}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/39a6df0e82172f97d05e23f63e6232677d4585b4)
hvor
S
er
entropi
,
E
er
energi
og derivasjonen er ved konstant volum og partikkeltall. Entropien som funksjon av energi er gitt med
Boltzmanns lov
. For a bruke denne definisjonen ma man ha et
lukket system
(se
mikrokanonisk ensemble
).
I praksis, i
apne systemer
, er det mer hensiktsmessig a innføre temperatur ved hjelp av
Boltzmannfaktorer
,
![{\displaystyle P_{k}={\frac {1}{Z}}e^{-E_{k}/k_{b}T}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1b4c7dac9938c4ffc141a559507840d9f583bce8)
hvor
er sannsynligheten for at en tilstand
k
er okkupert,
er tilstandens energi og
er
Boltzmanns konstant
.
Partisjonsfunksjonen
Z
gir normalisering.
Temperaturen gir saledes okkupasjonssannsynligheten til de ulike energitilstandene. Økt temperatur gir større sannsynlighet for at tilstander med høyere energi er okkupert. For en
monoatomisk
,
ideell gass
gir dette at gjennomsnittshastigheten til partiklene øker med økt temperatur. (Generelt sett er ikke hastighet et meningsfullt begrep for systemer i statistisk fysikk.)
Boltzmannfaktorene kan brukes i apene systemer, slik som
det kanoniske ensemblet
og
det storkanoniske ensemblet
, men bare nær likevekt.
Som en kuriositet kan nevnes at
det absolutte nullpunkt
ikke kan nas, men negativ absolutt temperatur er mulig (Negativ absolutt temperatur ma ikke forveksles med minusgrader i °C). Systemet er da ute av likevekt, og varme flyter fra omradet med negativ temperatur til det med positiv temperatur. Negativ temperatur tolkes dermed som varmere enn positiv temperatur (dvs. over uendelig varmt).
[
trenger referanse
]
Mennesker kan sanse temperatur, men denne sansen er ikke spesielt presis. Dermed
maler
man som regel temperatur indirekte ved hjelp av en annen temperaturavhengig størrelse, slik som
- Volum
til kvikksølv eller en annen væske i et vanlig
termometer
. Volumet utvider seg nar temperaturen øker.
- Elektrisk motstand
i et elektrisk termometer. Motstanden gar opp nar temperaturen øker.
- Energispekteret til
termisk straling
. Legemet sender ut mer kortbølget straling nar temperaturen øker, se
Wiens forskyvningslov
. Fordelen med denne er at en kan finne temperaturen til legemer langt unna, slik som
solen
.
Omregningstabell mellom de forskjellige enhetene
[
rediger
|
rediger kilde
]
- ^
≪temperatur≫
,
NAOB
- ^
≪Temperature≫
,
National Geographuc
- ^
≪Energy Basics≫
,
Lumen Learning
- ^
Padavic-Callaghan, Karmela (14. desember 2022):
≪The strange physics of absolute zero and what it takes to get there≫
,
New Scientist
- ^
≪Absolute Zero Temperature & Facts≫
,
Study.com
- ^
≪Why is the absolute zero -273.15ºC?≫
,
Physics
- ^
≪What is kelvin (K)?≫
, Definition from
TechTarget
- ^
≪Celsius≫
,
Chemeurope.com
- ^
≪Celsius vs. Fahrenheit scale- 10 Differences with Examples≫
,
The Biology Notes
- ^
≪Why isn't temperature measured in units of energy?≫
,
Physics
- ^
≪Electron Volt≫
,
ScienceDirect