temperatura

temperatura (es), temperature (en)

f

Física

Magnitud termodinàmica que posa en evidència l’energia tèrmica d’un cos amb relació a la d’un altre.

La idea més primària de temperatura és la que s’ha fet l’home com a conseqüència de la sensació fisiològica de fred i calor en produir-se un bescanvi d’energia tèrmica entre el cos humà i altres cossos o, simplement, el medi que l’envolta. Des del punt de vista físic, la temperatura d’una substància pot ésser definida, segons la teoria molecular, com la mesura de l’energia cinètica mitjana de les molècules que la formen, o bé, segons la mecànica estadística, com la derivada de l’energia (E) respecte a l’entropia (S) a volum (V) constant. És a dir

En aquest sentit, la temperatura és una magnitud que descriu un estat macroscòpic i té un caràcter exclusivament estadístic; per tant, no té sentit parlar de temperatura d’una particula material aïllada, sinó d’un conjunt en el qual sigui aplicable la llei dels grans nombres. Atès que l’entropia, com a magnitud que expressa el grau de desordre d’un sistema termodinàmic, no té dimensions, de la definició de la mecànica estadística resulta que la temperatura pot ésser mesurada en les mateixes unitats que l’energia. Tradicionalment, però, han estat creades les escales de temperatura en paral·lel amb les unitats d’energia. El factor que permet de passar d’un sistema d’unitats d’energia a un de temperatura és anomenat constant de Boltzmann. Les variacions de l’estat tèrmic d’un cos ocasionen canvis en algunes propietats macroscòpiques (dilatació, evolució de la resistència elèctrica, creació de forces electromotrius, canvis de pressió o de volum en un gas, etc.), que són utilitzats per a la construcció d’instruments que detectenles variacions de temperatura que en són responsables, anomenats termòmetres. Hom defineix una escala de temperatura en prendre diferents punts reproduïbles en l’evolució d’una d’aquestes propietats macroscòpiques com a referència. L’escala Fahrenheit fou definida pel físic alemany Fahrenheit, el 1714, a partir d’un termòmetre de mercuri: féu correspondre el zero de l’escala amb el punt on arribava la columna de mercuri quan el termòmetre era en contacte amb una mescla de glaç i sal; després dividí en 32 parts iguals (anomenades graus Fahenheit) la diferència de longitud que hi havia entre la posició anterior de la columna de mercuri i el punt on arribava en posar el termòmetre en contacte amb glaç en fusió sense sal. L’escala Celsius o centígrada fou definida pel físic i astrònom suec A. Celsius, el 1742, que féu correspondre el zero al punt de congelació de l’aigua pura (glaç en fusió sense sal, i el 100 a la seva temperatura d’ebullició; ambdós a una pressió de 760 mm de mercuri. Cadascuna de les divisions d’aquesta escala, és a dir la 1/100 part de l’interval tèrmic que separa els dos estats termodinàmics de l’aigua esmentats, és anomenat grau Celsius o centígrad. L’escala Réaumur adopta les mateixes referències que la Celsius, però el grau Réaumur només val 1/80 de l’interval tèrmic que les separa.

Aquests valors corresponen a una pressió de 760 mm de mercuri. L’escala termodinàmica o Kelvin, també dita escala absoluta, que és basada en el termòmetre de gas, atribueix el valor de 273,16 K a la temperatura del punt triple de l’aigua. Així doncs, el kelvin (símbol K; fins el 1967 hom en deia grau Kelvin i el representava per °K) és 1/273,16 de la temperatura termodinàmica del punt triple de l’aigua i constitueix la unitat termodinàmica de temperatura. L’expressió que permet de passar de Kelvin a graus Celsius és t=T-T0 essent T0 =273,16 (per definició ) i T la temepratura de l’escala termodinàmica que correspon a la t en l’escala Celsius. Ambdues unitats (el kelvin i el grau Celsius) són iguals. L'escala Rankine és obtinguda en sumar 459,67 a la temperatura expressada en l’escala Fahrenheit. La temperatura més elevada aconseguida és de 220 milions de Kelvin, en un reactor de fusió tokamak, mentre que la més baixa fins ara és d’una milionèsima de Kelvin, aconseguida al Joint Institute Laboratory d’astrofísica de Boulder, Colorado, l’any 1991.