Temperatur

Temperatur
Grundläggande
AlternativnamnTermodynamisk temperatur
DefinitionFörändring i inre energi av entropin
Storhetssymbol(er) (för kelvin)
(för grad Celsius)
Enheter
SI-enhetK, °C
SI-dimensionΘ
PlanckenhetPlancktemperatur
Planckdimensionħ1/2·G−1/2·c5/2·k−1
Astronomisk enhet°F, °Ra
Temperaturen beror på gaspartiklarnas hastighet. Dessa partiklar illustrerar rumstemperatur med partikelhastigheten reducerad till en 2-miljondel.
Termisk vibration hos ett segment av proteinet alfahelix: Vibrationens amplitud ökar med temperaturen

Temperatur är en fysikalisk storhet och ett mått på värmetillstånd[1]. Värmeflödet är från en högre temperatur till en lägre temperatur. Vid lika temperatur är föremål i termisk jämvikt, se termodynamikens nollte huvudsats. Vidare kan också olika färgtoner av ljus mätas i så kallad färgtemperatur.

Definition

Temperatur definieras som förändringen i inre energi av entropin

där T är temperaturen i kelvin (K). Partiella derivatan, med volymen V och partikelantalet N fasta, är ofta en monotont växande funktion, vilket innebär att temperaturen alltid är positiv. Ett system har alltså låg temperatur om entropin ändras mycket då det tar upp värme. Värme flödar från ett system med hög temperatur till ett system med låg temperatur till dess att systemet som avger värme inte längre förlorar mer entropi på värmeförflyttningen än systemet som tar emot värme vinner. Då värmeflödet upphör har systemen tillsammans uppnått sin maximala entropi, temperaturen är lika och systemen befinner sig i termisk jämvikt med varandra.

Temperatur kan också beskrivas som den kinetiska energin i en ideal gas, det vill säga rörelsen hos molekylerna/atomerna inom ämnet. Vid högre temperatur rör de sig mer och vid lägre temperatur mindre.

Temperaturskalor

Bimetalltermometer med celsiusskala
  • Kelvinskalan – i vetenskapliga sammanhang används idag den absoluta skalan. Den har sin nollpunkt vid den temperatur som ett medium har då det är i sitt grundtillstånd (absoluta nollpunkten) och temperaturen uttrycks i enheten kelvin (K). Notera att kelvin inte inleds med en versal eftersom det tillhör SI-enheterna precis som meter, vilket skiljer den från övriga skalor i vilka ett temperaturområde delats in i steg (grader).
  • Rankine – °R eller °Raa, som har samma steglängd som °F. Utgår från absoluta nollpunkten. Vatten fryser vid 491,67°R och kokar vid 671,64°R

Före den moderna uppfattningen om temperatur användes skalor med nollpunkten satt vid andra temperaturer än den absoluta nollpunkten. Av dem är följande fortfarande i allmänt bruk:

Följande formler kan användas för att konvertera mellan temperaturerna T K, tC °C och tF °F:

T = tC + 273,15
tC = 5/9 · (tF − 32)

Äldre temperaturskalor som inte används längre

  • Réaumur – °Ré, °Re eller °R. Steglängden är lika med 1,25 grader Celsius. Vatten fryser vid 0°Ré och kokar vid 80°Ré.
  • Rømer – °Rø eller °R. Vatten fryser vid 7,5°Rø och kokar vid 60°Rø.
  • Delisle – °De (stavas ibland de Lisle). Vatten fryser vid 150°De och kokar vid 0°De. Temperatur över kokpunkten räknas som minusgrader.

Omvandlingstabell

KelvinCelsiusFahrenheitRankineDelisleNewtonRéaumurRømerOktal
Absoluta nollpunkten0 K−273,15 °C−459,67 °F0 °Ra549,73 °De−90,14 °N−218,52 °Ré−135,9 °Rø0
Vattnets fryspunkt273,15 K0 °C32 °F491,67 °Ra140 °De0 °N0 °Ré7,5 °Rø40
Människans kroppstemperatur310,15 K37 °C98,6 °F558,27 °Ra94,5 °De12,21 °N29,6 °Ré26,93 °Rø44;25
Vattnets kokpunkt373,15 K100 °C212 °F671,67 °Ra0 °De33 °N80 °Ré60 °Rø53;556
Kelvin


Grad Celsius


Grad Fahrenheit


Rankine


Rømerskalan


Newtonskalan


Delisleskalan


Grad Réaumur

Se även

Referenser

  1. ^ Svenska Akademiens ordböcker (SAOL, SO och SAOB) på Svenska.se: temperatur

Externa länkar

Media som används på denna webbplats

Question book-4.svg
Författare/Upphovsman: Tkgd2007, Licens: CC BY-SA 3.0
A new incarnation of Image:Question_book-3.svg, which was uploaded by user AzaToth. This file is available on the English version of Wikipedia under the filename en:Image:Question book-new.svg
Thermally Agitated Molecule.gif
Författare/Upphovsman: en:User:Greg L, Licens: CC BY-SA 3.0
Shown here is the thermal motion of a segment of protein alpha helix. Molecules have various internal vibrational and rotational degrees of freedom. This is because molecules are complex objects; they are a population of atoms that can move about within a molecule in different ways. This makes molecules distinct from the noble gases such as helium and argon, which are monatomic (consisting of individual atoms). Heat energy is stored in molecules’ internal motions which gives them an internal temperature. Even though these motions are called “internal,” the external portions of molecules still move—rather like the jiggling of a water balloon.
Translational motion.gif
Motion of gas molecules.

The randomized thermal vibrations of fundamental particles such as atoms and molecules—gives a substance its “kinetic temperature.” Here, the size of helium atoms relative to their spacing is shown to scale under 1950 atmospheres of pressure. These room-temperature atoms have a certain, average speed (slowed down here two trillion fold). At any given instant however, a particular helium atom may be moving much faster than average while another may be nearly motionless. The rebound kinetics of elastic collisions are accurately modeled here. If the velocities over time are plotted on a histogram, a Maxwell-Boltzmann distribution curve will be generated. Five atoms are colored red to facilitate following their motions.

Note that whereas the relative size, spacing, and scaled velocity of the atoms shown here accurately represent room-temperature helium atoms at a pressure of 1950 atmospheres, this is a two-dimensional scientific model; the atoms of gases in the real world aren’t constrained to moving in two dimensions in windows precisely one atom thick. If reality worked like this animation, there would be zero pressure on the two faces of the box bounding the Z-axis. The value of 1950 atmospheres is that which would be achieved if room-temperature helium atoms had the same inter-atomic separation in 3-D as they have in this 2-D animation.
20050501 1315 2558-Bimetall-Zeigerthermometer.jpg
Författare/Upphovsman: 1-1111, Licens: CC BY-SA 3.0
Thermometer, dial pointer driven by a wound bi-metal