Temperatura

magnitud física / From Wikipedia, the free encyclopedia

La temperatura és una magnitud física variable de la matèria que expressa quantitativament les nocions comunes de calor i fred. Els objectes de baixa temperatura són freds, mentre que els nivells de temperatures més altes es coneixen amb els noms de tebi o calent. La temperatura es mesura quantitativament amb termòmetres, que poden ser calibrats respecte a diferents escales de temperatura.

Per a altres significats, vegeu «Temperatura (desambiguació)».
Quick facts: Tipus, Símbol...
Temperatura
Tipusfunció d'estat
SímbolT i Θ
Close
Simulació de la vibració tèrmica d'un segment d'una proteïna, l'amplitud de la vibració s'incrementa amb la temperatura.

A gairebé tot el món s'utilitza l'escala Celsius (°C) per a la mesura de la majoria de les temperatures. Aquesta escala té el mateix escalat incremental que l'escala Kelvin, usada pels científics, però fixa el seu punt nul en els 273,15 kèlvins, 0 °C = 273,15 K, el punt de congelació de l'aigua.[nota 1] Tanmateix, hi ha alguns pocs països, sobretot els Estats Units, on encara s'utilitza l'escala Fahrenheit a la vida diària, una escala històrica a la qual l'aigua es congela a 32 °F i bull a 212 °F.

A efectes pràctics de la mesura de la temperatura dins dels camps de la ciència, el Sistema Internacional d'Unitats (SI) defineix una escala i una unitat per a la temperatura termodinàmica basant-se en un segon punt de referència fàcilment reproduïble com és la temperatura del punt triple de l'aigua.[1] Per raons històriques, el punt triple de l'aigua ha estat fixat en 273,16 unitats[2] de l'interval de mesura, que ha estat anomenat kelvin[3] (en minúscula)[3][3][4] en honor del físic escocès William Thomson (Lord Kelvin) que va definir per primera vegada l'escala. El símbol del kelvin és K (en majúscula).[3][4]

La temperatura és una de les principals propietats estudiades en el camp de la termodinàmica, en aquest camp són particularment importants les diferències de temperatura entre diferents regions de la matèria, ja que aquestes diferències són la força motriu de la calor,[5] que és la transferència de l'energia tèrmica. Espontàniament, la calor flueix només de les regions de major temperatura a les regions de menor temperatura. De manera que si no es transfereix calor entre dos objectes és perquè ambdós objectes tenen la mateixa temperatura.

Segons l'enfocament de la termodinàmica clàssica, la temperatura d'un objecte varia proporcionalment a la velocitat de les partícules que conté,[6] no depèn del nombre de partícules (de la massa) sinó de la seva velocitat mitjana: a major temperatura major velocitat mitjana. Per tant, la temperatura està lligada directament a l'energia cinètica mitjana de les partícules que es mouen en relació al centre de massa de l'objecte. La temperatura és una variable intensiva, ja que és independent de la quantitat de les partícules contingudes a l'interior d'un objecte, ja siguin àtoms, molècules o electrons, és una propietat que és inherent al sistema i no depèn ni de la quantitat de substància ni del tipus de material. Per tal que hom pugui determinar la temperatura d'un sistema, aquest ha d'estar en equilibri termodinàmic. Es pot considerar que la temperatura varia amb la posició només si per a cada punt hi ha una petita zona al seu voltant que es pot tractar com un sistema termodinàmic en equilibri. A la termodinàmica estadística, en comptes de partícules es parla de graus de llibertat.

En un enfocament més fonamental, la definició empírica de la temperatura es deriva de les condicions de l'equilibri tèrmic, que són expressades al principi zero de la termodinàmica.[7][8] Quan dos sistemes són en equilibri tèrmic tenen la mateixa temperatura.[9][10][11] L'extensió d'aquest principi com una relació d'equivalència entre diversos sistemes justifica fonamentalment la utilització del termòmetre i estableix els principis de la seva construcció per a mesurar la temperatura.[12][13] Tot i que el principi zero de la termodinàmica permetria la definició empírica de moltes escales de temperatura, el segon principi de la termodinàmica selecciona una única definició com a la preferida, la temperatura absoluta,[14][15][16][17][18] coneguda com a temperatura termodinàmica.[19] Aquesta funció correspon a la variació de l'energia interna pel que fa als canvis a l'entropia d'un sistema. El seu origen natural, intrínsec o punt nul és el zero absolut, punt on l'entropia de qualsevol sistema és mínima. Encara que aquesta és la temperatura mínima absoluta descrita pel model, el tercer principi de la termodinàmica postula que el zero absolut no pot ser assolit per cap sistema físic. [20]