Temperatūra ir viens no tiem nedaudzajiem fizikālajiem lielumiem, ar kuriem iepazīstamies ne tikai pirms sākam skolā mācīties fiziku, bet vēl pirms iemācāmies lasīt. Jau agrā bērnībā uzzinām, ka vārdiem “karsts”, “silts”, “auksts” atbilst noteiktas mūsu izjūtas, un arī to, ka tiem atbilst noteiktas temperatūras – ziemā zemākas, vasarā augstākas.
Temperatūra ir termodinamisku sistēmu raksturojošs makroskopisks parametrs, kam ir jēga tikai tad, ja sistēma ir pietiekoši liela. Temperatūra raksturo daļiņu (vai molekulu, vai atomu) kustības ātrumu (gāzēm) vai svārstību intensitāti (cietām vielām). Ar vārdu temperatūra jau no seniem laikiem raksturo ķermeņa sasilšanas pakāpi. Karsts, silts, vēss, auksts – tā visbiežāk cilvēks saka par savā apkārtnē esošo ķermeņu siltumu. Taču cilvēkam siltuma izjūta ir subjektīva. Viens, saulē sakarsis, iet peldēties, un viņam ūdens liekas auksts. Cits turpretī jau labu laiku peldas un jūtas lieliski.
Temperatūru parasti mēra ar termometru, taču ir īpašas ierīces pirometri, ar kuriem temperatūru nosaka no attāluma, mērot ķermeņu izstarotās gaismas īpašības. Piemērām, tā nosaka debess spīdekļu temperatūru vai arī kūstoša metāla temperatūru kausējamās krāsnīs.
Temperatūras mērīšana
Temperatūras mērīšana pamatojas uz parādību, ka daudzas ķermeņu īpašības mainās, mainoties temperatūrai. Līdz ar to atkarībā no temperatūras mainās arī tie fizikālie lielumi, kuri šīs īpašības raksturo, piemēram, tilpums, spiediens, blīvums, īpatnējā elektriskā pretestība u.c. Lai varētu mērīt temperatūru, ir jābūt spēkā šādiem nosacījumiem;
1. Jāizvēlas ķermenis, ar kuru varētu noteikt siltuma līdzsvara stāvokli. Šādu ķermeni sauc par termometru. Tātad termometrs ir līdzsvara stāvokļa indikators. Zinot termometra temperatūru jebkurā stāvoklī’, var noteikt temperatūru citam ķermenim. Šajā nolūkā starp termometru un ķermeni rada termisko kontaktu un panāk siltuma līdzsvara stāvokli.
2. Jāizvēlas kāds konkrēts termometriskā ķermeņa parametrs, pēc kura maiņām varētu noteikt temperatūras maiņas.
3. Jāizvēlas temperatūras skala. Tas nozīmē, ka izraudzītā parametra vērtībām noteiktos termometra stāvokļos jāpiekārto noteiktas temperatūras vērtības.
Temperatūras skalas
Celsija skala. Nosaukta par godu zviedru astronomam Celsijam (Anders Celsius 1701-1744), kurš 1742. gadā šo skalu izveidojis. Skalā par atskaites punktiem pieņemta tīra ūdens sasalšanas temperatūra (0 grādi) un tīra ūdens vārīšanās temperatūra (100 grādi) standarta apstākļos. Starpība starp šīm abām vērtībām tika sadalīta 100 daļās (100 grādos).
Kelvina skala. Nes skotu inženiera, matemātiķa un fiziķa Kelvina vārdu (William Thomson, 1st Lord Kelvin 1824-1907), kurš, sadarbībā ar fiziķi Džoulu, šo skalu izveidojis 1862. gadā. Šī skala sākas ar zemāko, teorētiski iespējamo, temperatūru, ko sauc par absolūtās nulles temperatūru. Šādā temperatūrā molekulu kustība vairs nav iespējama. Pēc Kelvina skalas nav negatīvu temperatūru. Kelvina skalu visbiežāk lieto zinātnieki, īpaši fiziķi, astronomi un tā ir SI sistēmas temperatūras skala. Viena grāda iedaļas vērtība Kelvina skalā sakrīt ar viena grāda vērtību pēc Celsija skalas, tikai atskaites punkti ir atšķirīgi. 0 grādi pēc Kelvina skalas ir vienādi -273.15oC. Attiecīgi 0oC ir vienādi ar 273.15 K, bet 100oC ir vienādi ar 373.15 K.
Fārenheita skala. Skalu 1714. gadā ieviesis vācu fiziķis Fārenheits (Gabriel Daniel Fahrenheit 1686-1736). Pēc šīs skalas ūdens sasalšanas temperatūra ir 32oF, bet ūdens vārīšanās temperatūra ir 212oF. Ūdens sasalšanas temperatūra šājā skalā pacelta virs nulles, lai izvairītos no negatīvām temperatūrām. Fārenheita grāda vērtība neatbilst celsija grāda vērtībai: 1oC = 1,8oF. Vairākās valstīs Amērikas kontinentā Fārenheita skala tiek lietota par pamata temperatūras skalu ikdienā, tāpat kā pie mums Celsija skala.
Reomura skala. Skalu 1730. gadā izveidojis franču zinātnieks Reomurs (René-Antoine Ferchault de Réaumur 1683-1757). Šī skala mūsdienās praktiski vairs netiek lietota un tai ir palikusi vairs tikai vēsturiska vērtība. Līdzīgi Celsija skalai pēc Reomira 0oR atbilst ūdens sasalšanas temperatūrai, bet ūdens vārīšanās temperatūra ir 80oR.