Просмотр кода страницы Температура

{{о|повышенной температуре тела|Жар (симптом)}}
{{Физическая величина
| Название    = Температура
| Символ      = <math>\ T</math>, <math>\ \Theta</math>
| Размерность = Θ
| СИ          = [[Кельвин|К]]
| СГС         = К
| Примечания  = 
}}
'''Температу́ра''' (от {{lang-la|temperatura}} — ''надлежащее смешение, нормальное состояние'') — [[Скалярная величина|скалярная]] [[физическая величина]], характеризующая [[термодинамическая система|термодинамическую систему]] и количественно выражающая [[Интуиция|интуитивное]] понятие о различной степени [[Нагрев|нагретости]] тел.

Живые существа способны воспринимать ощущения тепла и холода непосредственно, с помощью органов чувств. Однако точное определение температуры требует, чтобы температура измерялась объективно, с помощью [[Измерительный прибор|измерительных приборов]]. Такие приборы называются [[термометр]]ами и измеряют так называемую ''[[Эмпирические данные|эмпирическую температуру]]''. В эмпирической шкале температур устанавливаются [[Реперная точка|реперные точки]] и число делений между ними — так были введены используемые ныне шкалы [[Градус Цельсия|Цельсия]], [[Градус Фаренгейта|Фаренгейта]] и другие. Измеряемая в [[кельвин]]ах ''абсолютная температура'' вводится по одной реперной точке<ref>В качестве реперной точки 10-я [[Генеральная конференция по мерам и весам]] в 1954 году приняла тройную точку воды, приписав ей точное значение температуры 273,16 К по определению.</ref> с учётом того, что в природе существует минимальное предельное значение температуры — [[Абсолютный нуль температуры|абсолютный нуль]]. Верхнее значение температуры ограничено [[Планковская температура|планковской температурой]].

Если система находится в тепловом равновесии, то температура всех её частей одинакова. В противном случае в системе происходит передача энергии от более нагретых частей системы к менее нагретым, приводящая к выравниванию температур в системе, и говорят о распределении температуры в системе или [[скалярное поле|скалярном поле]] температур. В [[Термодинамика|термодинамике]] температура — интенсивная [[Термодинамические величины|термодинамическая величина]].

Наряду с термодинамическим, в других разделах физики могут вводиться и другие определения температуры. В молекулярно-кинетической теории показывается, что температура пропорциональна средней кинетической энергии частиц системы. Температура определяет распределение частиц системы по уровням энергии (см. [[Статистика Максвелла — Больцмана]]), распределение частиц по скоростям (см. [[Распределение Максвелла]]), степень ионизации вещества (см. [[Уравнение Саха]]), спектральную плотность излучения (см. [[Формула Планка]]), полную объёмную плотность излучения (см. [[Закон Стефана — Больцмана]]) и т. д. Температуру, входящую в качестве параметра в распределение Больцмана, часто называют температурой возбуждения, в распределение Максвелла — кинетической температурой, в формулу Саха — ионизационной температурой, в закон Стефана — Больцмана — радиационной температурой. Для системы, находящейся в термодинамическом равновесии, все эти параметры равны друг другу, и их называют просто температурой системы<ref>{{книга
 |заглавие      = Физика. Большой энциклопедический словарь 
 |ответственный = Гл. ред. А. М. Прохоров 
 |место         = {{М}}
 |издательство  = Большая Российская энциклопедия
 |год           = 1998 
 |страниц       = 944
 |страницы      = 741
}}</ref>.

[[Файл:MonthlyMeanT.gif|thumb|right|Среднемесячные температуры поверхности с 1961 по 1990 годы]]
[[Файл:Annual Average Temperature Map.jpg|thumb|right|300px|Среднегодовая температура по всему миру]]
[[Файл:Thermally Agitated Molecule.gif|upright=1.25|thumb|right|200px|Тепловые колебания сегмента альфа-спирали белка: [[амплитуда]] колебаний увеличивается с повышением температуры.]]
В [[Система физических величин#Примеры|Международной системе величин]] ({{lang-en|International System of Quantities}}, ISQ) термодинамическая температура выбрана в качестве одной из семи основных физических величин системы. В [[СИ|Международной системе единиц (СИ)]], основанной на Международной системе величин, единица этой температуры — [[кельвин]] — является одной из семи [[Основные единицы СИ|основных единиц СИ]]<ref>[http://www.bipm.org/en/publications/brochure/ The SI brochure] {{Wayback|url=http://www.bipm.org/en/publications/brochure/ |date=20060426033320 }} Описание СИ на сайте [[Международное бюро мер и весов|Международного бюро мер и весов]]</ref>. В системе СИ и на практике используется также температура [[Цельсий, Андерс|Цельсия]], её единицей является [[градус Цельсия]] (°С), по размеру равный кельвину<ref name="ГОСТ">{{Cite web |url=http://files.stroyinf.ru/Data/84/8435.pdf |title=ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. |access-date=2018-12-03 |archive-date=2018-09-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180920121941/http://files.stroyinf.ru/Data/84/8435.pdf |deadlink=no }}</ref>. Это удобно, так как большинство климатических процессов на Земле и процессов в живой природе связаны с диапазоном от −50 до +50 °С.

== Температура как локальный параметр. Температурное поле ==
[[Физика сплошных сред]] рассматривает температуру как локальную макроскопическую переменную, то есть величину, характеризующую мысленно выделяемую область (элементарный объём) сплошной среды (континуума), размеры которой бесконечно малы по сравнению с неоднородностями среды и бесконечно велики по отношению к размерам частиц (атомов, ионов, молекул и т. п.) этой среды{{sfn|Жилин П. А., Рациональная механика сплошных сред|2012|с=84}}. Значение температуры может меняться от точки к точке (от одного элементарного объёма к другому); распределение температуры в пространстве в данный момент времени задаётся [[Скалярное поле|скалярным полем]] температуры (''температурным полем'')<ref name="temppole">{{cite web | url = http://alcala.ru/bse/izbrannoe/slovar-T/T11278.shtml | title = Температурное поле | author =  | publisher =  | work = БСЭ, 3-е изд., 1976, т. 25 | lang = ru | access-date = 2015-03-27 | archive-date = 2015-04-02 | archive-url = https://web.archive.org/web/20150402115943/http://alcala.ru/bse/izbrannoe/slovar-T/T11278.shtml | deadlink = no }}</ref>. Температурное поле может быть как нестационарным (изменяющимся во времени), так и не зависящим от времени стационарным. Среду с одинаковыми во всех точках значениями температуры называют термически однородной. Математически температурное поле описывают уравнением зависимости температуры <math>T</math> от пространственных координат (иногда рассмотрение ограничивают одной или двумя координатами) и от времени. Для термически однородных систем <math>\mathrm{grad}\, T =0. </math>

== Термодинамическое определение ==

=== История термодинамического подхода ===
Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — [[теплород]]а, чем в менее нагретых<ref>{{Книга|автор=Татьяна Данина|заглавие=Механика тел|ссылка=https://books.google.ru/books?id=H1rmAgAAQBAJ&pg=PT14&dq=теплород&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwiEotjmtdfaAhUDCZoKHcm5BREQ6AEIQDAE|издательство=Litres|год=2017-09-05|страниц=163|isbn=9785457547490|archive-date=2018-04-26|archive-url=https://web.archive.org/web/20180426144836/https://books.google.ru/books?id=H1rmAgAAQBAJ&pg=PT14&dq=теплород&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwiEotjmtdfaAhUDCZoKHcm5BREQ6AEIQDAE#v=onepage&q=теплород&f=false}}</ref>.

В [[Термодинамическое равновесие|равновесном состоянии]] температура имеет одинаковое значение для всех макроскопических частей системы. Если в системе два тела имеют одинаковую температуру, то между ними не происходит передачи [[кинетическая энергия|кинетической энергии]] частиц ([[тепло|тепла]]). Если же существует разница температур, то тепло переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой.

Температура связана также с субъективными ощущениями «тепла» и «холода», связанными с тем, отдаёт ли живая ткань тепло или получает его.

Некоторые [[квантовая механика|квантовомеханические]] системы (например, рабочее тело [[лазер]]а, в котором присутствуют [[Инверсия электронных населённостей|инверсно заселённые уровни]]) могут находиться в состоянии, при котором [[энтропия]] не возрастает, а убывает при добавлении энергии, что формально соответствует отрицательной абсолютной температуре. Однако такие состояния находятся не «ниже абсолютного нуля», а «выше бесконечности», поскольку при контакте такой системы с телом, обладающим положительной температурой, энергия передаётся от системы к телу, а не наоборот (подробнее см. [[Отрицательная абсолютная температура]]).

Свойства температуры изучает раздел [[физика|физики]] — [[термодинамика]]. Температура также играет важную роль во многих областях науки, включая другие разделы физики, а также [[химия|химию]] и [[биология|биологию]].

=== Равновесная и неравновесная температуры ===
[[Термодинамическая система|Система]], находящаяся в состоянии [[Термодинамическое равновесие|термодинамического равновесия]], имеет стационарное температурное поле. Если в такой системе отсутствуют адиабатические (энергонепроницаемые) перегородки, то все части системы имеют одну и ту же температуру. Иначе говоря, ''равновесная температура'' термически однородной системы не зависит явно от времени (но может меняться в [[Тепловой процесс|квазистатических процессах]]). Неравновесная система в общем случае имеет нестационарное температурное поле, в котором каждый элементарный объём среды имеет собственную ''неравновесную температуру'', [[Числовая функция#Способы задания функции|в явном виде]] зависящую от времени.

=== Температура в феноменологической термодинамике ===
Определение температуры в [[Термодинамика|феноменологической термодинамике]] зависит от способа построения математического аппарата данной дисциплины (см. [[Аксиоматика термодинамики]]).

Отличия в формальных определениях термодинамической температуры в различных системах построения термодинамики не означают большую наглядность некоторых из таких систем по сравнению с другими, ибо во всех этих системах, во-первых, в описательном определении температуру рассматривают как меру нагретости/охлаждённости тела, и, во-вторых, содержательные определения, устанавливающие связь между термодинамической температурой и используемыми для её измерения температурными шкалами, совпадают.

В [[Рациональная термодинамика|рациональной термодинамике]], изначально отвергающей деление этой дисциплины на термодинамику равновесную и [[Неравновесная термодинамика|термодинамику неравновесную]] (то есть не проводящей различия между равновесной и неравновесной температурами), температура есть первоначальная неопределяемая переменная, описываются только такими свойствами, которые можно выразить языком математики{{sfn|Трусделл К., Термодинамика для начинающих|1970|с=117}}. Понятия энергии, температуры, [[Энтропия|энтропии]] и [[Химический потенциал|химического потенциала]] вводятся в рациональной термодинамике одновременно; по отдельности определить их принципиально нельзя. Методика введения этих понятий показывает, что можно ввести в рассмотрение много различных температур, отвечающих разным энергетическим потокам. Например, можно ввести температуры трансляционных и спинорных движений, температуру радиационных излучений и т. д.{{sfn|Жилин П. А., Рациональная механика сплошных сред|2012|с=48}}

[[Закон транзитивности термического равновесия|Нулевое начало (закон)]] вводит в равновесную термодинамику понятие [[#Эмпирическая, абсолютная и термодинамическая температуры|эмпирической температуры]]{{sfn|Физика. Большой энциклопедический словарь|1998|с=751}}{{sfn|Залевски К., Феноменологическая и статистическая термодинамика|1973|с=11–12}}{{sfn|Вукалович М. П., Новиков И. И., Термодинамика|1972|с=11}}{{sfn|Зоммерфельд А., Термодинамика и статистическая физика|1955|с=11}} как параметра состояния, равенство которого во всех точках есть условие термического равновесия в системе без адиабатических перегородок.

В подходе к построению термодинамики, используемом последователями [[Клаузиус, Рудольф Юлиус Эммануэль|Р. Клаузиуса]]{{sfn|Клаузиус Р., Механическая теория тепла|1934}}, равновесные параметры состояния — термодинамическую температуру <math> T </math> и энтропию <math> S </math> — задают посредством термодинамического параметра, характеризующего [[термодинамический процесс]]. А именно,

{{EF|:|<math>\delta Q = TdS,</math>|style=|ref=Термодинамическая температура и энтропия по Клаузиусу|center=}}

где <math>\delta Q </math> — количество теплоты, получаемое или отдаваемое [[Термодинамическая система#Классификация термодинамических систем|закрытой системой]] в [[Тепловой процесс|элементарном]] (бесконечно малом) [[Равновесный процесс|равновесном процессе]]. Далее понятие о термодинамической температуре по Клаузиусу распространяют на [[Термодинамическая система#Классификация термодинамических систем|открытые системы]] и [[Неравновесная термодинамика|неравновесные состояния и процессы]], обычно не оговаривая специально, что речь идёт о включении в используемый набор законов термодинамики дополнительных аксиом.

В аксиоматике [[Каратеодори, Константин|Каратеодори]]{{sfn|Каратеодори К., Об основах термодинамики|1964}}{{sfn|Борн М., Критические замечания по поводу традиционного изложения термодинамики|1964}} <math>\delta Q </math> рассматривают как [[Дифференциальная форма|дифференциальную форму]] [[Пфафф, Иоганн Фридрих|Пфаффа]], а равновесную термодинамическую температуру — как [[Простейшие дифференциальные уравнения первого порядка#Интегрирующий множитель|интегрирующий делитель]] этой дифференциальной формы{{sfn|Базаров И. П., Термодинамика|2010|с=57}}.

В системе аксиом [[Гухман, Александр Адольфович|А. А. Гухмана]]{{sfn|Гухман А. А., Об основаниях термодинамики|1986}}{{sfn|Леонова В. Ф., Термодинамика|1968}} изменение [[Внутренняя энергия|внутренней энергии]] системы <math> U </math> в элементарном равновесном процессе выражают через потенциалы взаимодействия <math> P_k </math> и координаты состояния<math> x_k </math>:

{{EF|:|<math> dU = \sum_k P_k d x_k , </math>|style=|ref=Уравнение Гухмана|center=}}

причём тепловым потенциалом служит термодинамическая температура <math> T </math>, а тепловой координатой — энтропия <math> S </math>; давление (с обратным знаком) играет роль потенциала механического деформационного взаимодействия для изотропных жидкостей и газов, а сопряжённой с давлением координатой служит объём; при [[Химическая реакция|химических]] и [[Фазовый переход|фазовых превращениях]] координатами состояния и потенциалами служат массы [[Компоненты (в термодинамике и химии)|компонентов]] и сопряжённые с ними химические потенциалы. Другими словами, в аксиоматике Гухмана температуру, энтропию и химические потенциалы вводят в равновесную термодинамику одновременно посредством [[Термодинамика#Выражение основных величин через термодинамические потенциалы#Уравнение Гиббса и уравнение Гиббса—Дюгема|фундаментального уравнения Гиббса]]. Используемый Гухманом и его последователями термин ''координаты состояния'', в перечень которых наряду с геометрическими, механическими и электромагнитными переменными включают энтропию и массы компонентов, исключает неоднозначность, связанную с термином ''обобщённые термодинамические координаты'': одни авторы относят к обобщённым координатам, помимо прочих переменных, энтропию и массы компонентов{{sfn|Базаров И. П., Термодинамика|2010|с=29, 58, 127, 171}}, тогда как другие ограничиваются геометрическими, механическими и электромагнитными переменными{{sfn|Кубо Р., Термодинамика|1970|с=20–21}}.)

В термодинамике [[Гиббс, Джозайя Уиллард|Гиббса]] равновесную температуру выражают через внутреннюю энергию и энтропию{{sfn|Гиббс Дж. В., Термодинамика. Статистическая механика|1982|с=93}}{{sfn|Guggenheim E. A., Thermodynamics|1986|p=15}}{{sfn|Callen H. B., Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics|1986|p=35}}

{{EF|:|<math> T \equiv \left ( \frac { \partial U}{ \partial S} \right )_{\{x_i\}} , </math>|style=|ref=Термодинамическая температура по Гиббсу|center=}}

где <math> {\{x_i\}} </math> — набор (без энтропии) естественных переменных внутренней энергии, рассматриваемой как [[характеристическая функция (термодинамика)|характеристические функции]]. Равенство температур во всех точках системы без адиабатических перегородок как условие термического равновесия в термодинамике Гиббса следует из экстремальных свойств внутренней энергии и энтропии в состоянии термодинамического равновесия.

Аксиоматика Фалька и Юнга{{sfn|Falk G., Jung H., Axiomatik der Thermodynamik|1959|p=156}} при определении энтропии не делает различия между равновесными и неравновесными состояниями, и, следовательно, даваемое в этой системе аксиом определение температуры через энтропию и внутреннюю энергию одинаково применимо для любых термически однородных систем:

{{EF|:|<math> T \equiv \left [ \left ( \frac { \partial S}{ \partial U} \right )_{\{x_i\}} \right ]^{-1} , </math>|style=|ref=Термодинамическая температура по Фальку и Юнгу|center=}}

где <math> {\{x_i\}} </math> — набор (в который не входит внутренняя энергия) независимых переменных энтропии.

[[Неравновесная термодинамика|Принцип локального равновесия]] разрешает для неравновесных систем заимствовать определение температуры из равновесной термодинамики и использовать данную переменную в качестве неравновесной температуры элементарного объёма среды{{sfn|Дьярмати И., Неравновесная термодинамика|1974|с=26}}.

В [[Неравновесная термодинамика#Расширенная неравновесная термодинамика|расширенной неравновесной термодинамике]] (РНТ), базирующейся на отказе от принципа локального равновесия, неравновесную температуру задают посредством соотношения, аналогичного используется в аксиоматике Фалька и Юнга (см. {{eqref|Термодинамическая температура по Фальку и Юнгу|}}), но с другим набором независимых переменных для энтропии{{sfn|Jou D. e. a., Extended Irreversible Thermodynamics|2010|p=48}}. Локально-равновесная {{eqref|термодинамическая температура по Гиббсу|}} также отличается от РНТ-неравновесной температуры выбором независимых переменных для энтропии{{sfn|Jou D. e. a., Extended Irreversible Thermodynamics|2010|p=48}}.

В аксиоматике [[Белоконь, Николай Иович|Н. И. Белоконя]]{{sfn|Белоконь Н. И., Основные принципы термодинамики|1968|с=10}}. исходное определение температуры вытекает из постулата Белоконя, носящего название — постулат второго начала
термостатики. ''Температура есть единственная функция состояния тел, определяющая направление самопроизвольного теплообмена между этими телами, то есть тела, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру в любой температурной шкале.'' Отсюда следует, что два тела, не имеющие теплового контакта между собой, но каждое из которых находится в тепловом равновесии с третьим (измерительный прибор), имеют одинаковую температуру.

== Эмпирическая, абсолютная и термодинамическая температуры ==
Температура не может быть [[Измерение|измерена]] непосредственно. Об изменении температуры судят по изменению других [[Физические свойства|физических свойств]] тел ([[объём]]а, [[Давление|давления]], [[Электрическое сопротивление|электрического сопротивления]], [[ЭДС]], [[Интенсивность (физика)|интенсивности излучения]] и др.), однозначно с ней связанных (так называемых термометрических свойств). Количественно же температура определяется указанием способа её измерения с помощью того или иного термометра. Такое определение ещё не фиксирует ни начало отсчёта, ни единицу измерения температуры, поэтому любой метод измерения температуры связан с выбором [[Температурные шкалы|температурной шкалы]]. ''Эмпирическая температура'' — это температура, измеренная в выбранной температурной шкале.

Даваемые феноменологической термодинамикой определения ''[[#Термодинамическое определение температуры|термодинамической температуры]]'' не зависят от выбора термометрического свойства, использованного для её измерения; единицу измерения температуры задают с помощью одной из [[#Единицы и шкала измерения температуры|термодинамических температурных шкал]].

В термодинамике в качестве аксиомы принимается основанное на опыте положение о том, что равновесная термодинамическая температура есть величина, для всех систем ограниченная с одной стороны, причём температура, соответствующая этой границе, одинакова для всех термодинамических систем и, следовательно, может быть использована в качестве естественной [[Реперная точка|реперной точки]] шкалы температур. Если этой реперной точке присвоить равное нулю значение температуры, то температуры в шкале, базирующейся на данном репере, всегда будут иметь один и тот же знак{{sfn|Базаров И. П., Термодинамика|2010|с=62}}. Приписывая второй реперной точке положительное значение температуры, получают ''абсолютную температурную шкалу'' с положительными температурами; температуру, отсчитываемую от абсолютного нуля, называют ''абсолютной температурой''<ref name="abstemp">{{cite web|url=http://litrus.net/book/read/115273?p=26|title=Абсолютная температура|author=|work=БСЭ, 3-е изд., 1969, т. 1|publisher=|lang=ru|access-date=2015-03-27|archive-date=2015-02-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20150221181143/http://litrus.net/book/read/115273?p=26|deadlink=no}}</ref>. Соответственно термодинамическую температуру, отсчитываемую от абсолютного нуля, называют ''абсолютной термодинамической температурой'' (см. [[#Единицы и шкала измерения температуры|Шкала температур Кельвина]]). Примером эмпирической температурной шкалы с отсчётом температуры от абсолютного нуля служит [[#Единицы и шкала измерения температуры|международная практическая температурная шкала]].

[[Температурная шкала Цельсия]] не является абсолютной.

Некоторые авторы под абсолютностью температуры подразумевают не её отсчёт от абсолютного нуля, а независимость температуры от выбора [[Температурные шкалы|термометрического свойства]], используемого для её измерения{{sfn|Пригожин И., Кондепуди Д., Современная термодинамика|2002|с=23, 83, 86}}{{sfn|Сорокин В. С., Макроскопическая необратимость и энтропия. Введение в термодинамику|2004|с=60}}.

== Отрицательные абсолютные температуры ==
{{main|Отрицательная абсолютная температура}}

Равновесная термодинамическая абсолютная температура всегда положительна (см. [[#Эмпирическая, абсолютная и термодинамическая температуры|Эмпирическая, абсолютная и термодинамическая температуры]]). Использование отрицательных (по шкале Кельвина) температур есть удобный математический приём описания неравновесных систем с особыми свойствами<ref name="otriztemp">{{cite web | url = http://alcala.ru/bse/izbrannoe/slovar-O/O12531.shtml | title = Отрицательная температура | author =  | publisher =  | work = БСЭ, 3-е изд., 1975, т. 19 | lang = ru | access-date = 2015-03-27 | archive-date = 2015-04-02 | archive-url = https://web.archive.org/web/20150402105827/http://alcala.ru/bse/izbrannoe/slovar-O/O12531.shtml | deadlink = no }}</ref>. Приём этот состоит в мысленном выделении в самостоятельную подсистему объектов с особыми свойствами, входящих в состав физической системы, и сепаратном рассмотрении полученной [[Термодинамическая система|парциальной подсистемы]]. Иными словами, один и тот же объём пространства рассматривается как одновременно занимаемый двумя и более парциальными подсистемами, слабо взаимодействующими друг с другом.

Примером использования данного подхода может служить рассмотрение ядерных спинов находящегося в магнитном поле кристалла как системы, слабо зависящей от тепловых колебаний кристаллической решётки. При быстром изменении направления магнитного поля на обратное, когда спины не успевают следовать за изменяющимся полем, система ядерных спинов некоторое время будет иметь отрицательную неравновесную температуру{{sfn|Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика. Часть 1|2002|с=262}}, то есть с формальной точки зрения в это время в одной и той же пространственной области будут находиться две слабо взаимодействующие системы с разными температурами{{sfn|Поулз Д., Отрицательные абсолютные температуры|1964}}. В силу всё-таки имеющего место взаимодействия температуры обеих систем спустя какое-то время сравняются.

Формализм классической феноменологической термодинамики может быть дополнен представлениями об отрицательных абсолютных температурах{{sfn|Базаров И. П., Термодинамика|2010|с=136–148}}{{sfn|Поулз Д., Отрицательные абсолютные температуры|1964}}. В соответствии с [[Внутренняя энергия#Внутренняя энергия в равновесной термодинамике##Постулат Тиссы|постулатом Тиссы]] внутренняя энергия любой системы ограничена снизу, и эта граница соответствует абсолютному нулю температуры{{sfn|Tisza L., Generalized Thermodynamics|1966|p=125}}. В системах, у которых имеется не только нижняя, но и верхняя граница внутренней энергии, с ростом температуры внутренняя энергия увеличивается и достигает своего предельного значения; дальнейшее повышение температуры <math> T </math> ведёт уже не к увеличению внутренней энергии, а к уменьшению энтропии <math> S </math> системы (<math> S \rightarrow 0 </math> при <math> T \rightarrow - 0 </math>){{sfn|Поулз Д., Отрицательные абсолютные температуры|1964}}. В соответствии с формулами термодинамики это соответствует переходу из области положительных температур через точку с температурой <math> \pm \infty </math> (точки с температурами <math> T = + \infty </math> и <math> T = - \infty </math> физически тождественны{{sfn|Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика. Часть 1|2002|с=261}}) в сторону точки с недостижимым предельным значением температуры, равным <math> - 0 </math>{{sfn|Базаров И. П., Термодинамика|2010|с=137–138}}{{sfn|Поулз Д., Отрицательные абсолютные температуры|1964}}.

== Молекулярно-кинетическое определение ==
В [[Молекулярно-кинетическая теория|молекулярно-кинетической теории]] (МКТ) температура определяется как величина, характеризующая приходящуюся на одну [[Степени свободы (физика)|степень свободы]] среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии [[термодинамическое равновесие|термодинамического равновесия]].
{{цитата|автор = [[Капица, Пётр Леонидович|П. Л. Капица]]<ref name="Капица">{{статья |автор= Капица П. Л. |заглавие= Свойства жидкого гелия |ссылка= http://vivovoco.astronet.ru/VV/PAPERS/NATURE/HELIUM.HTM |язык= ru |издание= [[Природа (журнал)|Природа]] |тип=  |год= 1997 |том=  |номер= 12 |страницы=  |doi=  |issn=  |издательство= [[Наука (издательство)|Наука]] |archivedate= 2016-02-21 |archiveurl= https://web.archive.org/web/20160221034222/http://vivovoco.astronet.ru/VV/PAPERS/NATURE/HELIUM.HTM }}</ref>|... мерилом температуры является не само движение, а хаотичность этого движения. Хаотичность состояния тела определяет его температурное состояние, и эта идея (которая впервые была разработана Больцманом), что определённое температурное состояние тела вовсе не определяется энергией движения, но хаотичностью этого движения, и является тем новым понятием в описании температурных явлений, которым мы должны пользоваться…}}
Для одноатомного [[Идеальный газ|идеального газа]] температура может быть записана как
: <math>T = \frac{2}{3k_B}\cdot\overline{E_{kin}} = \frac{2}{3k_B}\cdot\frac{m\overline{v^2}}{2}</math>,
где <math>m</math> — масса молекулы, <math>k_B</math> = 1,38{{e|−23}} Дж/К — [[постоянная Больцмана]], <math>v</math> — скорость молекулы. Этой записью высвечивается физический смысл температуры в рамках МКТ, но универсальной она не является, ибо далеко не все системы сводятся к модели идеального газа.

== Определение температуры в статистической физике ==
В [[статистическая физика|статистической физике]], как и в термодинамическом подходе, температура определяется производной от энергии системы по её энтропии:
: <math> T = \frac{\partial U}{\partial S} </math>
(если объём и число частиц в системе неизменны, частная производная заменяется полной). В рамках статистической физики существует конкретное выражение для энтропии, позволяющее выполнять вычисления:
: <math>S=k_B\cdot\ln(\Omega)</math>,
где <math>\Omega</math> — [[статистический вес]] состояния — количество возможных микросостояний (способов), с помощью которых можно составить макроскопическое состояние с данной энергией <math>U</math> (в этом контексте иногда обозначаемой буквой <math>E</math>).

Введённая таким образом величина <math>T</math> является одинаковой для разных тел при термодинамическом равновесии. При контакте двух тел тело с бо́льшим значением <math>T</math> будет отдавать энергию другому.

== Измерение температуры ==
{{main|Термометр}}
[[Файл:Pakkanen.jpg|thumb|upright|Типичный термометр со шкалой по Цельсию, показывающий −17 градусов]]
Для измерения [[Термодинамика|термодинамической]] температуры выбирается некоторый термодинамический параметр термометрического вещества. Изменение этого параметра однозначно связывается с изменением температуры. Классическим примером термодинамического термометра может служить [[газовый термометр]], в котором температуру определяют методом измерения давления газа в баллоне постоянного объёма. Известны также термометры абсолютные радиационные, шумовые, акустические.

Термодинамические термометры — это очень сложные установки, которые невозможно использовать для практических целей. Поэтому большинство измерений производится с помощью практических термометров, которые являются вторичными, так как не могут непосредственно связывать какое-то свойство вещества с температурой. Для получения функции [[Интерполяция|интерполяции]] они должны быть отградуированы в [[Реперная точка|реперных точках]] международной температурной шкалы.

Для измерения температуры какого-либо тела обычно измеряют какой-либо физический параметр, связанный с температурой, например, геометрические размеры (см. [[Дилатометр]]) для газов — [[объём]] или [[давление]], [[скорость звука]], [[Электрическая проводимость|электрическую проводимость]], [[Электромагнитный спектр|электромагнитные спектры]] поглощения или излучения (например, [[пирометр]]ы и измерение температуры [[Фотосфера|фотосфер]] и [[Атмосфера|атмосфер]] [[Звезда|звёзд]] — в последнем случае по [[Эффект Доплера|доплеровскому]] уширению [[Спектральная линия|спектральных линий]] поглощения или излучения).

В повседневной практике температуру обычно измеряют с помощью специальных приборов — контактных [[термометр]]ов. При этом термометр приводят в [[Идеальный тепловой контакт|тепловой контакт]] с исследуемым телом, и, после установления термодинамического равновесия тела и термометра, — выравнивания их температур, по изменениям некоторого измеримого физического параметра термометра судят о температуре тела. Тепловой контакт между термометром и телом должен быть достаточным, чтобы выравнивание температур происходило быстрее, также, ускорение выравнивания температур достигается снижением [[Теплоёмкость|теплоёмкости]] термометра по сравнению с исследуемым телом, обычно, уменьшением размеров термометра. Снижение теплоёмкости термометра также меньше искажает результаты [[Измерение|измерения]], так как меньшая часть теплоты исследуемого тела отбирается или передаётся термометру. Идеальный термометр имеет нулевую теплоёмкость<ref>{{книга|автор=Шахмаев Н. М. и др.|заглавие=Физика: Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений|ответственный= |ссылка= |место=М. |издательство=[[Просвещение (издательство)|Просвещение]]|год=1996 |том= |страниц=240 |страницы=21|isbn=5090067937}}</ref>.

Средства измерения температуры часто проградуированы по относительным шкалам — Цельсия или Фаренгейта.

На практике для измерения температуры также используют
* [[термометр|жидкостные и механические термометры]],
* [[термопара|термопару]],
* [[термометр сопротивления]],
* [[газовый термометр]],
* [[пирометр]].
Самым точным практическим термометром является [[Платина|платиновый]] [[термометр сопротивления]]<ref>{{Cite web|url=http://temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=81|title=Платиновый термометр сопротивления — основной прибор МТШ-90.|archive-url=https://web.archive.org/web/20100608031155/http://www.temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=81|archive-date=2010-06-08|access-date=2010-05-05|deadlink=no}}</ref>.
Разработаны новейшие методы измерения температуры, основанные на измерении параметров лазерного излучения<ref>{{Cite web |url=http://temperatures.ru/newmet/newmet.php?page=0 |title=Лазерная термометрия |access-date=2010-05-05 |archive-date=2010-06-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20100608031638/http://www.temperatures.ru/newmet/newmet.php?page=0 |deadlink=no }}</ref>.

== Единицы и шкала измерения температуры ==
{{main|Единицы измерения температуры}}
Поскольку температура — это мера средней [[кинетическая энергия|кинетической энергии]] теплового движения частиц системы<ref>{{БРЭ|Температура}}</ref>, наиболее естественно было бы измерять её в энергетических единицах (то есть в системе [[СИ]] в [[Джоуль|джоулях]]; см. также [[эВ]]). Исходя из соотношения температуры и энергии частиц в одноатомном [[Идеальный газ|идеальном газе]] {{math|''E''<sub>кин</sub> {{=}} {{frac|3|2}}''kТ''}}<ref name="ФЭ5" >{{книга |автор= |часть=Электронвольт |ссылка часть= http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4671.html |заглавие=[[Физическая энциклопедия]] |оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный= Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]] |издание= |место=М. |издательство=[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]] |год=1998 |том=5. Стробоскопические приборы — Яркость |страницы=545 |страниц=760 |серия= |isbn=5-85270-101-7 |тираж=}}</ref>. В температурных единицах {{nobr|1 эВ}} соответствует {{nobr|11 604,518 12 [[кельвин|К]]}}<ref name="CODATA allascii">http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt {{Wayback|url=http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt |date=20131208020310 }} Fundamental Physical Constants — Complete Listing</ref> (см. [[постоянная Больцмана]])<ref>{{Cite web |url=http://physics.nist.gov/cuu/Constants/energy.html |title=Conversion factors for energy equivalents |access-date=2021-02-17 |archive-date=2021-01-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210126060258/https://physics.nist.gov/cuu/Constants/energy.html |deadlink=no }}</ref>.

Однако измерение температуры началось задолго до создания [[Молекулярно-кинетическая теория|молекулярно-кинетической теории]], поэтому все практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

=== Абсолютная температура. Шкала температур Кельвина ===
{{main|Кельвин}}
Понятие [[Термодинамическая температура|абсолютной температуры]] было введено [[Томсон, Уильям (лорд Кельвин)|У. Томсоном (Кельвином)]], в связи с чем шкалу абсолютной температуры называют шкалой Кельвина или термодинамической температурной шкалой. Единица абсолютной температуры — [[кельвин]] (К).

Абсолютная шкала температуры называется так, потому что мера основного состояния нижнего предела температуры — [[Абсолютный нуль температуры|абсолютный ноль]], то есть наиболее низкая возможная температура, при которой в принципе невозможно извлечь из вещества тепловую энергию.

Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273,15&nbsp;°C и −459,67&nbsp;°F.

Шкала температур Кельвина — это шкала, в которой начало отсчёта ведётся от [[абсолютный ноль|абсолютного нуля]].

Важное значение имеет разработка на основе термодинамической шкалы Кельвина Международных практических шкал, основанных на реперных точках — [[Фазовый переход|фазовых переходах]] чистых веществ, определенных методами первичной термометрии. Первой международной температурной шкалой являлась принятая в 1927 г. МТШ-27. С 1927 г. шкала несколько раз переопределялась (МТШ-48, МПТШ-68, МТШ-90): менялись реперные температуры, методы интерполяции, но принцип остался тот же — основой шкалы является набор фазовых переходов чистых веществ с определенными значениями термодинамических температур и интерполяционные приборы, градуированные в этих точках. В настоящее время действует шкала МТШ-90. Основной документ (Положение о шкале) устанавливает определение Кельвина, значения температур фазовых переходов (реперных точек)<ref>{{Cite web |url=http://temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=3 |title=Реперные точки МТШ-90 |access-date=2010-05-05 |archive-date=2011-09-17 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110917134830/http://temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=3 |deadlink=no }}</ref> и методы интерполяции.

Используемые в быту температурные шкалы — как [[Градус Цельсия|Цельсия]], так и [[Градус Фаренгейта|Фаренгейта]] (используемая, в основном, в [[США]]), — не являются абсолютными и поэтому неудобны при проведении экспериментов в условиях, когда температура опускается ниже точки замерзания воды, из-за чего температуру приходится выражать отрицательным числом. Для таких случаев были введены абсолютные шкалы температур.

Одна из них называется шкалой [[Градус Ранкина|Ранкина]], а другая — абсолютной термодинамической шкалой (шкалой Кельвина); температуры по ним измеряются, соответственно, в градусах Ранкина (°Ra) и [[кельвин]]ах (К). Обе шкалы начинаются при температуре абсолютного нуля. Различаются они тем, что цена одного деления по шкале Кельвина равна цене деления шкалы Цельсия, а цена деления шкалы Ранкина эквивалентна цене деления термометров со шкалой Фаренгейта. Температуре замерзания воды при стандартном атмосферном давлении соответствуют 273,15 K, 0&nbsp;°C, 32&nbsp;°F.

Масштаб шкалы Кельвина был привязан к [[Тройная точка воды|тройной точке воды]] (273,16 К), при этом от неё зависела [[постоянная Больцмана]]. Это создавало проблемы с точностью интерпретации измерений высоких температур. Поэтому в 2018—2019 годах в рамках [[Изменения определений основных единиц СИ (2019)|изменений в СИ]] было введено новое определение кельвина, основанное на фиксации численного значения постоянной Больцмана, вместо привязки к температуре тройной точки<ref>{{Cite web |url=http://temperatures.ru/kelvin/kelvin.php?page=2 |title=Разработка нового определения кельвина |access-date=2010-05-05 |archive-date=2010-06-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20100608031357/http://www.temperatures.ru/kelvin/kelvin.php?page=2 |deadlink=no }}</ref>.

=== Шкала Цельсия ===
{{main|Градус Цельсия}}
В технике, медицине, метеорологии и в быту в качестве единицы измерения температуры используется [[Градус Цельсия|шкала Цельсия]]. В настоящее время в системе СИ термодинамическую шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина<ref name="ГОСТ"/>: t(°С) = Т(К) — 273,15 (точно), то есть цена одного деления в шкале Цельсия равна цене деления шкалы Кельвина. По шкале Цельсия температура тройной точки воды равна приблизительно 0,008&nbsp;°C,<ref name="СПАУ_л11">{{cite web
 |url         = http://edu.ioffe.spb.ru/edu/thermodinamics/lect11h.pdf
 |title       = Критическая точка. Свойства вещества в критическом состоянии. Тройная точка. Фазовые переходы II рода. Методы получения низких температур.
 |author      = Д. А. Паршин, Г. Г. Зегря
 |work        = Статистическая термодинамика. Лекция 11
 |publisher   = Санкт-Петербургский академический университет
 |accessdate  = 2011-06-02
 |lang        = ru
 |deadlink    = yes
 |archiveurl  = https://web.archive.org/web/20121203165821/http://edu.ioffe.spb.ru/edu/thermodinamics/lect11h.pdf
 |archivedate = 2012-12-03
}}</ref> и, следовательно, точка замерзания воды при давлении в 1 атм очень близка к 0&nbsp;°C. Точка кипения воды, изначально выбранная Цельсием в качестве второй реперной точки со значением, по определению равным 100&nbsp;°C, утратила свой статус одного из реперов. По современным оценкам, температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении в термодинамической шкале Цельсия составляет около 99,975&nbsp;°C. Шкала Цельсия очень удобна с практической точки зрения, поскольку вода и её состояния распространены и крайне важны для жизни на [[Земля|Земле]]. Ноль по этой шкале является особой точкой для [[метеорология|метеорологии]], поскольку связан с замерзанием атмосферной воды. Шкала предложена [[Цельсий, Андерс|Андерсом Цельсием]] в 1742 г.

=== Шкала Фаренгейта ===
{{main|Градус Фаренгейта}}
В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а 100 градусов Цельсия — 212 градусов Фаренгейта.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1&nbsp;°F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32&nbsp;°F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), t °F = 9/5 t °С + 32. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724 году.

=== Шкала Реомюра ===
{{main|Градус Реомюра}}
Предложена в [[1730 год]]у [[Реомюр, Рене Антуан|Р. А. Реомюром]], который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°Ré), 1 °Ré равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °Ré) и кипения воды (80 °Ré)

1 °Ré = 1,25&nbsp;°C.

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во [[Франция|Франции]], на родине автора.

== Энергия теплового движения при абсолютном нуле ==
Когда материя охлаждается, многие формы тепловой энергии и связанные с ней эффекты одновременно уменьшаются по величине. Вещество переходит от менее упорядоченного состояния к более упорядоченному.
{{цитата|автор = [[Капица, Пётр Леонидович|П. Л. Капица]]<ref name="Капица" />|… современное понятие абсолютного нуля не есть понятие абсолютного покоя, наоборот, при абсолютном нуле может быть движение — и оно есть, но это есть состояние полного порядка …}}

Газ превращается в жидкость и затем кристаллизуется в твёрдое тело (гелий и при абсолютном нуле остаётся в жидком состоянии при атмосферном давлении). Движение атомов и молекул замедляется, их кинетическая энергия уменьшается. [[Электрическое сопротивление|Сопротивление]] большинства металлов падает из-за уменьшения рассеяния электронов на колеблющихся с меньшей амплитудой атомах кристаллической решётки. Таким образом даже при абсолютном нуле [[электрон]]ы проводимости движутся между атомами со скоростью [[Энрико Ферми|Ферми]] порядка 10<sup>6</sup> м/с.

Температура, при которой частицы вещества имеют минимальное количество движения, сохраняющееся только благодаря [[Квантовая механика|квантовомеханическому]] движению — это температура абсолютного нуля (Т = 0К).

Температуры абсолютного нуля достичь невозможно. Наиболее низкая температура (450±80){{e|−12}}К [[Конденсат Бозе-Эйнштейна|конденсата Бозе-Эйнштейна]] атомов [[Натрий|натрия]] была получена в [[2003|2003 г.]] исследователями из [[Массачусетский технологический институт|МТИ]]<ref>{{cite web|url=http://physicsworld.com/cws/article/news/2003/sep/12/bose-einstein-condensates-break-temperature-record|title=Bose-Einstein condensates break temperature record|date=2003-09-12|lang=en|author=Belle Dumé|publisher=Physics World|archiveurl=https://www.webcitation.org/6INAuUZfs?url=http://physicsworld.com/cws/article/news/2003/sep/12/bose-einstein-condensates-break-temperature-record|archivedate=2013-07-25|access-date=2013-07-24|deadlink=no}}</ref>. При этом пик [[Тепловое излучение|теплового излучения]] находится в области [[Длина волны|длин волн]] порядка 6400 км, то есть примерно радиуса Земли.

=== Температура и излучение ===
Излучаемая телом энергия пропорциональна четвёртой степени его температуры. Так, при 300 К с квадратного метра поверхности излучается до 450 [[ватт]]. Этим объясняется, например, ночное охлаждение земной поверхности ниже температуры окружающего воздуха. Энергия излучения [[абсолютно чёрное тело|абсолютно чёрного тела]] описывается [[Закон Стефана — Больцмана|законом Стефана — Больцмана]]

== Переходы из разных шкал ==
{| class="wikitable"
|+ Пересчёт температуры между основными шкалами
|-
! Шкала
! Условное обозначение
! из [[Градус Цельсия|Цельсия]] (°C)
! в Цельсий
|-
|[[Градус Фаренгейта|Фаренгейт]]
|(°F)
|[°F] = [°C] × 9⁄5 + 32
|[°C] = ([°F] − 32) × 5⁄9
|-
|[[Кельвин]]
|(K)
|[K] = [°C] + 273,15
|[°C] = [K] − 273,15
|-
|[[Градус Ранкина|Ранкин]] (Rankin)
|(°R)
|[°R] = ([°C] + 273,15) × 9⁄5
|[°C] = ([°R] − 491,67) × 5⁄9
|-
|[[Градус Делиля|Делиль]] (Delisle)
|(°Д или °De)
|[°De] = (100 − [°C]) × 3⁄2
|[°C] = 100 − [°De] × 2⁄3
|-
|[[Шкала Ньютона|Ньютон]] (Newton)
|(°N)
|[°N] = [°C] × 33⁄100
|[°C] = [°N] × 100⁄33
|-
|[[Градус Реомюра|Реомюр]] (Réaumur)
|(°Re, °Ré, °R)
|[°Ré] = [°C] × 4⁄5
|[°C] = [°Ré] × 5⁄4
|-
|[[Градус Рёмера|Рёмер]] (Rømer)
|(°Rø)
|[°Rø] = [°C] × 21⁄40 + 7,5
|[°C] = ([°Rø] − 7,5) × 40⁄21
|}

== Сравнение температурных шкал ==
{| class="wikitable"
|+ Сравнение температурных шкал
! Описание
! [[Кельвин]]
! [[Градус Цельсия|Цельсий]]
! [[Градус Фаренгейта|Фаренгейт]]
! [[Градус Ранкина|Ранкин]]
! [[Градус Делиля|Делиль]]
! [[Шкала Ньютона|Ньютон]]
! [[Градус Реомюра|Реомюр]]
! [[Градус Рёмера|Рёмер]]
|-
| [[Абсолютный нуль]]
| 0
|−273,15
|−459,67
| 0
| 559,725
|−90,14
|−218,52
|−135,90
|-
| Температура таяния смеси Фаренгейта ([[Поваренная соль|соль]], [[лёд]] и [[хлорид аммония]])<ref>{{БРЭ|статья=Фаренгейта шкала |ссылка=https://old.bigenc.ru/physics/text/4706192 |автор= |том= |страницы= |ref= |архив= https://web.archive.org/web/20220615160522/https://bigenc.ru/physics/text/4706192|архив дата= 2022-06-15}}</ref>
| 255,37
|−17,78
| 0
| 459,67
| 176,67
|−5,87
|−14,22
|−1,83
|-
| Температура замерзания воды ([[Нормальные условия]])
| 273,15
| 0
| 32
| 491,67
| 150
| 0
| 0
| 7,5
|-
| Средняя температура человеческого тела¹
| 309,75
| 36,6
| 98,2
| 557,9
| 94,5
| 12,21
| 29,6
| 26,925
|-
| Температура кипения воды ([[Нормальные условия]])
| 373,15
| 100
| 212
| 671,67
| 0
| 33
| 80
| 60
|-
| Плавление [[Титан (элемент)|титана]]
| 1941
| 1668
| 3034
| 3494
|−2352
| 550
| 1334
| 883
|-
| Солнце²
| 5800
| 5526
| 9980
| 10440
|−8140
| 1823
| 4421
| 2909
|}

¹ Нормальная средняя температура человеческого тела — +36,6&nbsp;°C ±0,7&nbsp;°C, или +98,2&nbsp;°F ±1,3&nbsp;°F. Приводимое обычно значение +98,6&nbsp;°F — это точное преобразование в шкалу Фаренгейта принятого в Германии в XIX веке значения +37&nbsp;°C. Однако это значение не входит в диапазон нормальной средней температуры тела человека, поскольку температура разных частей тела разная<ref>[http://hypertextbook.com/facts/LenaWong.shtml О различных измерениях температуры тела] {{Wayback|url=http://hypertextbook.com/facts/LenaWong.shtml |date=20100926162224 }}{{ref-en}}</ref>.

² Некоторые значения в этой таблице являются округлёнными. Например, температура поверхности Солнца равняется 5800 кельвинам очень приближённо. Однако для остальных температурных шкал уже дан ''точный'' результат перевода 5800 кельвинов в данную шкалу.

== Характеристика фазовых переходов ==
Для описания точек [[Фазовый переход|фазовых переходов]] различных веществ используют следующие значения температуры:
* [[Температура плавления]]
* [[Температура кипения]]
* [[Тройная точка]]
* [[Температура Дебая]] (Характеристическая температура)
* [[Точка Кюри|Температура Кюри]]
* [[Точка Нееля|Температура Нееля]]

== Психология восприятия ==
Как показывают результаты многочисленных экспериментов, ощущение холода или тепла зависит не только от температуры и влажности окружающей среды, но и от настроения. Так, если испытуемый чувствует себя одиноким, например, находится в помещении с людьми, которые не разделяют его взглядов или ценностей, или просто находится далеко от других людей, то для него комната становится холоднее, и наоборот{{sfn| Тальма Лобель |2014|с= 24}}.

== Интересные факты ==
{{trivia|дата=21 апреля 2021}}
* Самая высокая температура, созданная человеком, ~ 10{{e|12}} К (что сравнимо с температурой [[Вселенная|Вселенной]] в первые секунды её жизни) была достигнута в [[2010 год в науке|2010 году]] при столкновении ионов свинца, ускоренных до [[Скорость света|околосветовых скоростей]]. Эксперимент был проведён на [[Большой адронный коллайдер|Большом адронном коллайдере]]<ref>{{Cite web |url=http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-11711228 |title=BBC News — Large Hadron Collider (LHC) generates a 'mini-Big Bang' |access-date=2010-11-15 |archive-date=2010-11-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20101115225212/http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-11711228 |deadlink=no }}</ref>.
* Самая высокая теоретически возможная температура — [[планковская температура]]. Более высокая температура по современным физическим представлениям не может существовать, так как придание дополнительной энергии системе, нагретой до такой температуры, не увеличивает скорости частиц, а только порождает в столкновениях новые частицы, при этом число частиц в системе растёт, а также растёт и масса системы. Можно считать, что это температура «кипения» физического вакуума. Она примерно равна 1,41679(11){{e|32}} K (примерно 142 [[нониллион]]а K).
* [[Солнечное ядро]] имеет температуру около {{num|15000000|K}}.
* При очень низкой температуре, полученной в 1995 году [[Корнелл, Эрик Аллин|Эриком Корнеллом]] и [[Виман, Карл|Карлом Виманом]] из США при охлаждении атомов [[Рубидий|рубидия]] удалось получить [[конденсат Бозе-Эйнштейна]]<ref>{{Cite web |url=http://tem-6.narod.ru/weather_record.html |title=Всё про всё. Рекорды температуры |access-date=2009-12-16 |archive-date=2013-09-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130925124850/http://tem-6.narod.ru/weather_record.html |deadlink=no }}</ref><ref>{{Cite web |url=http://www.seti.ee/ff/34gin.swf |title=Чудеса науки |access-date=2009-12-16 |archive-date=2012-12-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20121201130137/http://www.seti.ee/ff/34gin.swf |deadlink=yes }}</ref>. Температура была выше [[Абсолютный нуль температуры|абсолютного нуля]] на 170 миллиардных долей кельвина (1,7{{e|−7 }} K).
* Самой низкой температурой, полученной в эксперименте, является температура в 50 пикокельвинов (5{{e|−11 }} K), полученная группой из Стенфордского университета в 2015 году<ref>{{cite web  |url=https://physicsworld.com/a/where-is-the-coldest-experiment-on-earth/  |title=Where is the coldest experiment on Earth?  |lang=en  |access-date=2020-02-23  |archive-date=2020-02-23  |archive-url=https://web.archive.org/web/20200223133917/https://physicsworld.com/a/where-is-the-coldest-experiment-on-earth/  |deadlink=no  }}</ref>.
* Рекордно низкая температура на поверхности Земли −89,2 °С была зарегистрирована на советской внутриконтинентальной научной станции Восток, Антарктида (высота 3488 м над уровнем моря) 21 июля [[1983 год]]а<ref>{{cite web|url=http://www.nat-geo.ru/article/719-samaya-nizkaya-temperatura-na-poverhnosti-zemli/|title=Самая низкая температура на поверхности Земли|publisher=National Geographic Россия|accessdate=2013-12-09|lang=|archiveurl=https://web.archive.org/web/20131213010435/http://www.nat-geo.ru/article/719-samaya-nizkaya-temperatura-na-poverhnosti-zemli/|archivedate=2013-12-13|deadlink=yes}}</ref><ref>{{cite web |url=http://wmo.asu.edu/world-lowest-temperature |title=World: Lowest Temperature |publisher=Arizona State University |accessdate=2013-12-09 |lang=en |archiveurl=https://web.archive.org/web/20100616025722/http://wmo.asu.edu/world-lowest-temperature |archivedate=2010-06-16 |deadlink=yes }}</ref>. В июне 2018 года появилась информация о температуре −98 °С, зарегистрированной в Антарктиде<ref>{{Cite web |url=https://news.mail.ru/society/33918173/?frommail=1 |title=Учёные зафиксировали в Антарктиде самую низкую температуру на планете |access-date=2018-06-27 |archive-date=2018-06-27 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180627202850/https://news.mail.ru/society/33918173/?frommail=1 |deadlink=no }}</ref>.
* 9 декабря 2013 года на конференции [[Американский геофизический союз|Американского геофизического союза]] группа американских исследователей сообщила о том, что 10 августа 2010 года температура воздуха в одной из точек Антарктиды опускалась до −135,8&nbsp;°F (−93,2 °С). Данная информация была выявлена в результате анализа спутниковых данных НАСА<ref>{{cite web|url=http://www.nasa.gov/press/2013/december/nasa-usgs-landsat-8-satellite-pinpoints-coldest-spots-on-earth/#.Uqb6JvQW1QE|title=NASA-USGS Landsat 8 Satellite Pinpoints Coldest Spots on Earth|publisher=[[NASA]]|lang=en|access-date=2013-12-10|archive-date=2013-12-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20131212221824/http://www.nasa.gov/press/2013/december/nasa-usgs-landsat-8-satellite-pinpoints-coldest-spots-on-earth/#.Uqb6JvQW1QE|deadlink=no}}</ref>. По мнению выступавшего с сообщением Т. Скамбоса ({{lang-en|Ted Scambos}}) полученное значение не будет зарегистрировано в качестве рекордного, поскольку определено в результате спутниковых измерений, а не с помощью [[термометр]]а<ref>{{cite web|url=http://www.foxnews.com/science/2013/12/10/antarctica-sets-low-temperature-record-1358-degrees/|title=Antarctica sets low temperature record of -135.8 degrees|publisher=[[FoxNews]]|lang=en|access-date=2013-12-10|archive-date=2013-12-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20131211145336/http://www.foxnews.com/science/2013/12/10/antarctica-sets-low-temperature-record-1358-degrees/|deadlink=no}}</ref>.
* Рекордно высокая температура воздуха вблизи поверхности земли +56,7 ˚C была зарегистрирована 10 июля 1913 года на ранчо Гринленд в [[Долина Смерти|долине Смерти]] (штат [[Калифорния]], США)<ref>{{cite web|url=http://compulenta.computerra.ru/zemlya/metereologiya/708155/|title=Старый температурный рекорд оспорен|publisher=Компьюлента|accessdate=2013-11-30|lang=|archiveurl=https://web.archive.org/web/20131203012044/http://compulenta.computerra.ru/zemlya/metereologiya/708155/|archivedate=2013-12-03|deadlink=yes}}</ref><ref>{{cite web |url= http://www.wmo.int/pages/mediacentre/press_releases/pr_956_en.html |title= Press Release No. 956 |publisher= World Meteorological Organizayion |accessdate= 2013-11-30 |lang= en |archiveurl= https://web.archive.org/web/20160406053728/http://www.wmo.int/pages/mediacentre/press_releases/pr_956_en.html |archivedate= 2016-04-06 |deadlink= yes }}</ref>.
* Семена [[Высшие растения|высших растений]] сохраняют всхожесть после охлаждения до −269&nbsp;°C<ref>{{Книга|ссылка=https://books.google.by/books?hl=ru&lr=&id=CCkgAAAAIAAJ|автор={{nobr|Imshenetsky A. A.}}|заглавие=Foundations of Space Biology and Medicine|год=1975|часть=Biological effects of extreme environment conditions|язык=en|место=Washington, D. C.|издательство=Scientific and Technical Information Office, National Aeronautics and Space Administration|pages=277|volume=1. Space as a habitat|access-date=2024-08-12|archive-date=2024-08-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20240812180709/https://books.google.by/books?hl=ru&lr=&id=CCkgAAAAIAAJ|url-status=live}}</ref>.

== См. также ==
{{кол|2}}
* [[Отрицательная абсолютная температура]]
* [[Цветовая температура]]
* [[Яркостная температура]]
* [[Антенная температура]]
* [[Тепловой насос]]
* [[Виртуальная температура]]
* [[Температура воздуха]]
* [[Температура тела]]
{{конец кол}}

== Примечания ==
{{примечания|2}}

== Литература ==
{{refbegin|2}}
* {{книга|автор=Callen H. B.|заглавие=Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics|ссылка= |язык=en |издание=2nd ed|место=N. Y. e. a.|издательство=John Wiley|год=1986|том= |allpages= XVI + 493|серия= |isbn=0471862568, 9780471862567 |ref=Callen H. B., Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics|1986}}
* {{статья|автор=Falk G., Jung H.|заглавие=Axiomatik der Thermodynamik|ссылка= |язык=de|издание=Flügge S. (ed.). Encyclopedia of Physics / Flügge S. (Hrsg.). Handbuch der Physik|издательство=Springer-Verlag|год=1959|volume=III/2. Principles of Thermodynamics and Statistics / Band III/2. Prinzipien der Thermodynamik und Statistik, S. 119–175|номер= |с= |doi= |ref=Falk G., Jung H., Axiomatik der Thermodynamik|1959}}
* {{книга|автор=Guggenheim E. A.|заглавие=Thermodynamics: An Advanced Treatment for Chemists and Physicists|ссылка= |язык= |издание=8th ed|место=Amsterdam|издательство=North-Holland|год=1986|том= |allpages=XXIV + 390|серия= |isbn=0444869514, 9780444869517 |ref=Guggenheim E. A., Thermodynamics|1986}}
* {{книга|автор=Jou D., Casas-Vázquez J., Lebon G.|заглавие=Extended Irreversible Thermodynamics|ссылка= |язык=en|издание=4th ed|место=N. Y.—Dordrecht—Heidelberg—London|издательство=Springer|год=2010|том= |allpages=XVIII + 483 |серия= |isbn=978-90-481-3073-3|doi=10.1007/978-90-481-3074-0|ref=Jou D. e. a., Extended Irreversible Thermodynamics|2010}}
* {{книга|автор=Tisza Laszlo.|заглавие=Generalized Thermodynamics|ответственный= |издание= |место=Cambridge (Massachusetts) — London (England)|издательство=The M.I.T. Press|год=1966|том= |allpages=XI + 384 |серия= |isbn= |ref=Tisza L., Generalized Thermodynamics|1966}}
* {{книга|автор=Базаров И. П.|заглавие=Термодинамика|издание=5-е изд|место=СПб.—М.—Краснодар|издательство=Лань|год=2010|том= |страниц=384|серия=Учебники для вузов. Специальная литература|isbn=978-5-8114-1003-3|ref=Базаров И. П., Термодинамика|2010}}
* {{книга|автор =Белоконь Н. И.|заглавие =Основные принципы термодинамики|издание= |место =М.|издательство =Недра|год =1968|том= |страниц =112|серия= |isbn= |ref =Белоконь Н. И., Основные принципы термодинамики}}
* {{статья|автор=Борн М.|заглавие=Критические замечания по поводу традиционного изложения термодинамики|ссылка= |язык=ru|издание=Развитие современной физики|издательство=М.: Наука|год=1964|volume= |номер= |страницы=223—256 |doi= |ref=Борн М., Критические замечания по поводу традиционного изложения термодинамики}}
* {{книга|автор=Вукалович М. П., Новиков И. И.|заглавие=Термодинамика|ответственный= |издание= |место=М.|издательство=Машиностроение|год=1972|том= |страниц=671|серия= |isbn= |ref=Вукалович М. П., Новиков И. И., Термодинамика|1972}}
* {{книга|автор=Гиббс Дж. В.|заглавие=Термодинамика. Статистическая механика|ответственный=Отв. ред. Д. Н. Зубарев|издание= |место=М.|издательство=Наука|год=1982|том= |страниц=584|серия=Классики науки|isbn= |ref=Гиббс Дж. В., Термодинамика. Статистическая механика|1982}}
* {{книга|автор=Гухман А. А.|заглавие=Об основаниях термодинамики|ответственный= |издание= |место=Алма-Ата|издательство=Изд-во АН КазССР|год=1947|том= |страниц=106|серия= |isbn= |ref=Гухман А. А., Об основаниях термодинамики|1947}}
* {{книга|автор=Гухман А. А.|заглавие=Об основаниях термодинамики|ответственный= |издание= |место=М.|издательство=Энергоатомиздат|год=1986|том= |страниц=384|серия= |isbn= |ref=Гухман А. А., Об основаниях термодинамики|1986}}
* {{книга|автор=Дьярмати И.|заглавие=Неравновесная термодинамика. Теория поля и вариационные принципы|ответственный= |издание= |место=М.|издательство=Мир|год=1974|том= |страниц=304|серия= |isbn= |ref=Дьярмати И., Неравновесная термодинамика|1974}}
* {{книга|автор =Жилин П. А.|заглавие =Рациональная механика сплошных сред|ответственный= |издание=2-е изд|место=СПб.|издательство =Изд-во Политехн. ун-та|год =2012|том= |страниц =584|серия= |isbn =978-5-7422-3248-3|ref=Жилин П. А., Рациональная механика сплошных сред|2012}}
* {{книга|автор=Залевски К.|заглавие=Феноменологическая и статистическая термодинамика: Краткий курс лекций|ответственный=Пер. с польск. под. ред. Л. А. Серафимова|издание= |место=М.|издательство=Мир|год=1973|том= |страниц=168|серия= |isbn= |ref=Залевски К., Феноменологическая и статистическая термодинамика|1973}}
* {{книга|автор=Зоммерфельд А.|заглавие=Термодинамика и статистическая физика|ответственный=Пер. с нем.|издание= |место=М.|издательство=Изд-во иностр. лит-ры|год=1955|том= |страниц=480|серия= |isbn= |ref=Зоммерфельд А., Термодинамика и статистическая физика|1955}}
* {{статья|автор=Каратеодори К.|заглавие=Об основах термодинамики|ссылка= |язык=ru|издание=Развитие современной физики|издательство=М.: Наука|год=1964|volume= |номер= |страницы=3—22 |doi= |ref=Каратеодори К., Об основах термодинамики}}
* {{статья|автор=Клаузиус Р.|заглавие=Механическая теория тепла|ссылка= |язык=ru|издание=Второе начало термодинамики|издательство=М.—Л.: Гостехиздат|год=1934|volume= |номер= |страницы=70—158 |doi= |ref=Клаузиус Р., Механическая теория тепла|1934}}
* {{книга|автор=Кубо Р.|заглавие=Термодинамика|издание= |место=М.|издательство=Мир|год=1970|том= |страниц=304|серия= |isbn= |ref=Кубо Р., Термодинамика|1970}}
* {{книга|автор=Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М.|заглавие=Статистическая физика. Часть 1|ответственный= |издание=5-е изд|место=М.|издательство=Физматлит|год=2002|страниц=616|серия=Теоретическая физика в 10 томах. Том 5|том= |isbn=5-9221-0054-8|ref=Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика. Часть 1|2002}}
* {{книга|автор=Леонова В. Ф.|заглавие=Термодинамика|издательство=Высшая школа|год=1968|место=М|страниц=159|ref=Леонова В. Ф., Термодинамика|1968}}
* {{статья|автор=Поулз Д. |заглавие=Отрицательные абсолютные температуры и температуры во вращающихся системах координат |ссылка= |язык=ru |издание=[[Успехи физических наук]] |издательство=[[Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН|Российская академия наук]] |год=1964 |volume=84 |номер=4 |страницы=693—713 |doi= |ref=Поулз Д., Отрицательные абсолютные температуры |1964 }}
* {{книга|автор=Пригожин И., Кондепуди Д.|заглавие=Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур |ответственный = Пер. с англ|издание= |место=М.|издательство=Мир |год=2002 |том= |страниц=462 |серия= |isbn= |ref=Пригожин И., Кондепуди Д., Современная термодинамика|2002}}
* {{книга|автор = Рудой Ю. Г. |заглавие = Математическая структура равновесной термодинамики и статистической механики |издание = |место= М. — Ижевск |издательство = Институт компьютерных исследований |год =2013 |том= |страниц = 368 |серия= |isbn= 978-5-4344-0159-3 |ref = Рудой Ю. Г., Математическая структура равновесной термодинамики и статистической механики | 2013}}
* {{книга
 | автор = Сивухин Д. В. 
 | заглавие = Термодинамика и молекулярная физика
 | место = Москва
 | издательство = «Наука»
 | год = 1990
 | ссылка = 
}}
* {{книга|автор =Сорокин В. С.|заглавие =Макроскопическая необратимость и энтропия. Введение в термодинамику|издание = |место =М.|издательство =ФИЗМАТЛИТ|год =2004|том= |страниц =174|серия= |isbn =5-9221-0507-8|ref=Сорокин В. С., Макроскопическая необратимость и энтропия. Введение в термодинамику|2004}}
* {{книга
 | автор = Спасский Б. И. 
 | заглавие = История физики Ч.I
 | место = Москва
 | издательство = «Высшая школа»
 | год = 1977
 | ссылка = http://osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_1.djvu
}}
* {{книга|автор= Тальма Лобель|заглавие= Теплая чашка в холодный день: Как физические ощущения влияют на наши решения|оригинал= Sensation The New Science of Physical Intelligence|издательство= [[Альпина Паблишер]]|год= 2014|место = М.|серия= |страниц= 259
|isbn= 978-5-9614-4698-2|ref= Тальма Лобель}}
* {{статья|автор=Трусделл К.|заглавие=Термодинамика для начинающих|ссылка= |язык=ru|издание=Механика. Периодический сборник переводов иностранных статей|издательство=М.: Мир|год=1970|volume= |номер=3 (121), с. 116—128|с= |doi= |ref=Трусделл К., Термодинамика для начинающих|1970}}
* {{книга|заглавие=Физика. Большой энциклопедический словарь|ответственный=Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]]|издание= |место=М.|издательство=[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]]|год=1998|том= |страниц=944|серия= |isbn=5-85270-306-0|ref=Физика. Большой энциклопедический словарь|1998}}
{{refend}}

== Ссылки ==
{{Навигация
|Викисловарь = температура
}}
*[https://earth.nullschool.net/#current/wind/surface/level/overlay=temp/winkel3 Current map of global surface temperatures]{{ref-en}}
* {{статья |заглавие=Cooling molecules the optoelectric way |ссылка=http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v66/i1/p12_s1 |archiveurl=http://arquivo.pt/wayback/20160515074555/http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v66/i1/p12_s1 |archivedate=2016-05-15 |издание=[[Physics Today]] |том=66 |номер=1 |страницы=12—14 |doi=10.1063/pt.3.1840 |bibcode=2013PhT....66a..12M |язык=en |автор=Miller, J. |год=2013 |тип=magazine }}

{{ВС}}
{{Температурные шкалы}}

[[Категория:Температура|*]]