Termodynamická teplota

    Telesám, ktoré sú pri vzájomnom styku v rovnovážnom stave, priraďujeme rovnakú hodnotu. Keď telesá po uvedení do vzájomného styku menia svoje pôvodné rovnovážne stavy, potom hovoríme, že na začiatku deja mali rozličné teploty. V procese odovzdávania energie je smer  vždy od telesa s vyššou teplotou k telesu s nižšou teplotou. Na určenie týchto teplôt musíme isté teleso zvoliť za pozorovacie - tzv. teplomer.
    Na meranie teploty treba zostrojiť teplotnú stupnicu a stanoviť jednotku teploty.
    Na základnej škole sme sa stretli s Celziovou teplotnou stupnicou, ktorá má dve základné teploty 0°C a 100°C. Medzi týmito teplotami je rozdelené stupnica na sto rovnakých dielikov. Pomocou tejto stupnice meriame na základe zmeny objemu kvapaliny v teplomere Celziovu teplotu t.
Neskôr sa ukázalo, že teplotná stupnica, ktorá sa používala pri rozličných teplomeroch, závisí od voľby teplomernej látky (ortuť, lieh, vzduch) a voľby veličiny, ktorá sa mení zmenou stavu sústavy. Na základe poznatkov termodynamiky o účinnosti tepelných strojov zaviedol anglický fyzik W.Thomson (lord Kelvin) stupnicu, ktorá nezávisí od voľby teplomernej látky. Táto stupnica sa volá termodynamická teplotná stupnica, v súčasnosti je základnou teplotnou stupnicou. Teplota vyjadrená v tejto stupnici sa volá termodynamická teplota T. Jednotkou je kelvin, K.
Termodynamická teplotná stupnica má jednu základnú teplotu, a to teplotu rovnovážneho stavu sústavy ľad + voda + nasýtená para. Tento rovnovážny stav sa volá trojný bod vody a priradila sa mu hodnota T_r =273,16 K (presne). Kelvin potom definujeme ako 273,16 časť termodynamickej teploty trojného bodu vody. Je základnou jednotkou SI.
   Možno dokázať, že na meranie termodynamickej teploty T možno použiť napr. plynový teplomer. Tento sa skladá z nádoby naplnenej plynom (napr. vodíkom, héliom, dusíkom), ktorá je spojená úzkou rúrkou s otvorením kvapalinovým manometrom. Manometer má jedno rameno pohyblivé v zvislom smere, aby sa hladina kvapaliny v pevnom ramene mohla udržať stále na úrovni značky. Tým sa zaručuje, že zmeny tlaku plynu zmenou teploty prebiehajú za stáleho objemu plynu. Pri meraní sa nádoba vloží do prostredia, ktorého teplotu máme merať. Pri meraní termodynamickej teploty plynovým teplomerom sa zisťuje, že tlak p plynu v nádobe plynového teplomera je priamo úmerný jeho termodynamickej teplote T za stáleho objemu plynu.
    Keď nádobu plynového teplomera ponoríme do rovnovážnej sústavy ľad + voda + nasýtená vodná para, má plyn v nádobe po dosiahnutí rovnováhy termodynamickú teplotu T_r =273,16 K a tlak p_r = p_a + h_rr g, kde p_a je atmosferický tlak a h_rr g je hydrostatický tlak kvapaliny zodpovedajúci atmosferický tlak vzdialenosti h_r hladín kvapaliny o oboch ramenách. Ak je nádoba plynového teplomera v rovnováhe so sústavou, ktorej teplotu T meriame, má plyn v nádobe termodynamickú teplotu T a tlak p = p_a + hr g. Z priamej úmernosti medzi veličinami p a T dostaneme vzťah

    T/T_r = p/p_r

    T = T_r.p / p_r

V súčasnej fyzike sa Celziova teplota t definuje pomocou termodynamickej teploty T definičným vzťahom

 t = ( {T} - 273,15 ) °C,

kde T je číselná hodnota termodynamickej teploty.

Zo vzťahu medzi Celziovou a termodynamickou teplotou vyplýva, že teplotný rozdiel Dt = t₂ - t₁ je rovnaký ako zodpovedajúci teplotný rozdiel

DT = T₂ - T_1.

Teplota O K je začiatkom termodynamickej teplotnej stupnice.

Termodynamická teplota ľubovoľnej sústavy sa môže priblížiť k hodnote O K, nemôže ju však dosiahnuť. Pri tejto teplote nadobúda kinetická energia častíc sústavy najnižšie možné hodnoty, nie je však nulová. V blízkosti teploty O K sa veľmi menia vlastnosti látok, napr. elektrická vodivosť. Pomocou chladiacej techniky sa podarilo dosiahnuť teploty nižšie ako 1 mK.

30 °C = 273,15 + 30 = 303,15 K

500 K = 226,85 °C

0 °C = 273,15 K

0,01 °C = 273,16 K = T_r

    _{Ďalšou teplotnou  stupnicou je  stupnicu pomenovaná podľa Gabriela Daniela Fahrenheita.}

_späť