Температура — разлика између измена

5.170 бајтова додато ,  пре 2 године
ревизија прва два параграфа
(ревизија прва два параграфа)
[[Датотека: Galileo_Thermometer.jpg|мини|десно|90px|[[Galileo Galilei|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.
'''Температура''' (загрејаност, топлота; ознака -{''t'', ''T'', ''τ''}- или ''θ'') је физичка особина система која лежи у суштини нашег [[осећање|осећаја]] за хладно и топло, па се за [[људско тело|тело]] које има вишу температуру каже да је топлије. Физички гледано, температура је мерило средње [[кинетичка енергија|кинетичке енергије]] [[елементарна честица|честица]] у [[Материја|материји]], дакле, мерило унутрашњег [[атом]]ског и [[молекул]]ског [[Кретање|кретања]] у макроскопским објектима. Из тога је јасно да се температура може дефинисати само за велики број честица. Она је колективна особина макроскопске материје. Температура је једна од основних [[Физичка величина|физичких величина]] у [[Међународни систем јединица|Међународном систему јединица]], која описује топлотно стање и способност [[Тело (физика)|тела]] или [[материја|материје]] да [[Пренос топлоте|размењују топлоту]] с [[околина (термодинамика)|околином]]. Она зависи од тога колико [[Унутрашња енергија|унутрашње енергије]] садржи неко тело одређене [[маса|масе]] и [[Притисак|притиска]]. Температура не може прелазити с тела на тело, него прелази [[топлота]], а температуре се изједначавају.
 
'''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 [[Тело (физика)|тела]] или [[материја|материје]] да [[Пренос топлоте|размењују топлоту]] с [[околина (термодинамика)|околином]]. Сама температура не може прелазити с тела на тело, прелази [[топлота]], а последица тога је да се температуре та два тела изједначавају.
Температура је мера загрејаности тела, а пропорционална је '''унутарњој кинетичкој енергији.'''
 
'''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|атомском]] и [[молекул|молекулском]] [[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, [[запремина|запремине]], [[Електрична проводљивост|електричне проводљивости]]) [[термометар|термометријскога]] тела.<ref>Middleton, W.E.K. (1966). стр. 89.–105.</ref>
 
'''Емпиријска температура''' (ознака -{''t''}-) одређује се мерењем појединих својстава (на пример дужине [[mmHg|стуба живе]] у [[стакло|стакленој]] [[цев]]и, мерењем [[запреминаПритисак|запреминепритиска]] у гасном [[Термометар|термометру]], мерењем [[ЕлектричнаБрзина проводљивостзвука|електричнебрзине проводљивостизвука]] у акустичном гасном термометру, итд.) [[термометар|термометријскогатермометријског]] тела.<ref>Middleton, W.E.K. (1966). стр. 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|1900|pp=}}<ref name="Maxwell 1872 155-158">Maxwell, J.C. (1872). ''Theory of Heat'', third edition, Longmans, Green, London, pages 155-158.</ref><ref name="Tait 1884 68-69">Tait, P.G. (1884). ''Heat'', Macmillan, London, Chapter VII, Section 95, pages 68-69.</ref><ref>Buchdahl, H.A. (1966). стр. 73.</ref><ref>Kondepudi, D. (2008). ''Introduction to Modern Thermodynamics'', Wiley, Chichester. {{page|year=1980|isbn=978-0-470-01598-8|pages=306–310,320-332}} Section 32., pages 106-108.</ref> Мерна јединица термодинамичке температуре је [[келвин]] (-{K}-). За мерење температурних интервала (-{''T<sub>2</sub>'' – ''T<sub>1</sub>''}-) може се користити мерна јединица Целзијусов ступањ ( °C) при чему је [[целзијус|Целзијусова температура]]: -{''t'' = (''T'' – 273,15 K)}-.
 
Термодинамичка температура (ознака -{''T''}-) одређује се основним законима [[термодинамика|термодинамике]].<ref name="Truesdell 1980">Truesdell, C.A. , Sections 11 B, 11H,</ref>{{sfn|Mach|1900|pp=}}<ref name="Maxwell 1872 155-158">Maxwell, J.C. (1872). ''Theory of Heat'', third edition, Longmans, Green, London, pages 155-158.</ref><ref name="Tait 1884 68-69">Tait, P.G. (1884). ''Heat'', Macmillan, London, Chapter VII, Section 95, pages 68-69.</ref><ref>Buchdahl, H.A. (1966). стр. 73.</ref><ref>Kondepudi, D. (2008). ''Introduction to Modern Thermodynamics'', Wiley, Chichester. {{page|year=1980|isbn=978-0-470-01598-8|pages=306–310,320-332}} Section 32., pages 106-108.</ref> Мерна јединица термодинамичке температуре је [[келвинКелвин]] (-{K}-). ЗаКелвинова скала за мерење температурнихтемпературе интерваласе (-{''T<sub>2</sub>''назива апсолутна ''T<sub>1</sub>''}-)скала, можеа постоји велики број других мерних скала које су се користитиисторијски користиле за мерење температуре. Данас су се у свакодневном животу задржала [[Степен целзијуса|Целзијусова мерна јединицаскала]] Целзијусовса ступањ[[Степен целзијуса|Целзијусовим степеном]] ( °C) прикао чемумерном јејединицом, и [[целзијусФаренхајт|ЦелзијусоваФаренхајтова мерна температураскала]]: -{''t'' =[[Сједињене Америчке Државе|Сједињеним Америчким Државама]] и на [[Јамајка|Јамајци]]) са мерном јединицом [[Фаренхајт|Фаренхајтовим степеном]] (''T'°' – 273,15 K''F)}-.
[[Апсолутна температура]] одређује се полазећи од најниже могуће температуре у природи, такозване [[Апсолутна нула|апсолутне нуле]] температуре, 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>
 
[[Апсолутна температура]] одређује се полазећи од најниже могуће температуре у природи, такозване температуре [[Апсолутна нула|апсолутне нуле]] температуре, 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, а вредност температуре апсолутне нуле је одређена екстраполацијом измерених вредности температуре и ентропије на вредност на којој би ентропија била нула.
== Преглед ==
 
ТемператураУ макроскопском смислу, температура је [[интензивнеИнтензивне особине|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 (и притиску и густини), [[маса]] и [[запремина]] су [[екстензивне особине]], дакле, особине које директно зависе од количине материје. (Маса половине цигле дупло је мања од масе целе цигле.)
Испитивањем свих аспеката температуре баве се [[термодинамика]] и [[статистичка механика]]. Температура система у [[равнотежно стање (термодинамика)|термодинамичкој равнотежи]] је дефинисана односом бесконачно мале количине [[топлота|топлоте]] <math>\delta Q</math> коју систем прими бескрајно споро и тиме изазваном променом [[ентропија|ентропије]] система <math>\delta S</math>:
 
== Дефиниција ==
:<math>\delta S = \frac{\delta Q}{T}</math>
 
Температура у свом најосновнијем смислу је дефинисана микроскопски помоћу [[термодинамика|термодинамике]] и [[статистичка механика|статистичке механике]].
Насупрот ентропији и топлоти које се могу дефинисати за макроскопски систем и када је далеко од термодинамичке равнотеже, температура може да се дефинише само за систем у термодинамичкој равнотежи.
 
=== Клаузијусова релација ===
Када прима топлоту температура система расте, а опада када топлоту губи.
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>\delta d{S} = \frac{\delta Q}{T} </math>
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 [[топлотна равнотежа]].
 
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'''.
Температура је такође у вези са [[унутрашња енергија|унутрашњом енергијом]] и [[топлота реакције|енталпијом]] система. Са порастом температуре расту и унутрашња енергија и енталпија.
 
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:
Температура је [[интензивне особине|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 (и притиску и густини), [[маса]] и [[запремина]] су [[екстензивне особине]], дакле, особине које директно зависе од количине материје. (Маса половине цигле дупло је мања од масе целе цигле.)
 
<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|date=2016-03-28|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|volume=374|issue=2064|pages=20150039|doi=10.1098/rsta.2015.0039|issn=1364-503X|pmid=26903095}}</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 [[Топлота реакције|енталпија]], већа фиксна вредност температуре пропорционална је и већој енталпији.
 
МеђуМакроскопски 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]].
 
== Појам топлоте и температуре ==
Онај део науке о топлоти који се бави топлотом као једним од облика енергије и проучава претварање топлотне енергије у механички рад зове се [[термодинамика]]. Будући да је то претварање нарочито важно код гасова, знатна порција термодинамике се бави топлотним променама код гасова.<ref>Велимир Круз: "Техничка физика за техничке школе", "Школска књига" Загреб, 1969.</ref>
 
=== ДефиницијаОдређивање температуре ===
Појам температуре може се одредити на више начина. Може се осетити када је неко тело топлије или хладније од нашег тела, а уочљиве су и физичке промене [[запремина|запремине]], [[притисак|притиска]] и [[агрегатно стање|агрегатног стања]] које при томе настају. На темељу тога одређене су искуствене [[температурна скала|температурне скале]], као што су [[Степен целзијуса|Целзијусова]] и [[Фаренхајт]]ова које се и данас користе у већини примена. За њих је својствено постојање негативних вредности температура, јер је исходиште скале утврђено произвољно. У [[физика|физици]], а посебно [[термодинамика|термодинамици]], температура се одређује тако да је исходиште температурне скале утврђено на темељу физичких начела ([[апсолутна нула]]). Тако одређена температура се формално назива [[апсолутна температура]] или термодинамичка температура.