Температура

Для однозначного визначення температури різними методами й на основі зміни різних властивостей термометричних тіл, термометри необхідно градуювати. Для цього використовуються температурні шкали. В основі температурних шкал — особливі реперні точки, яким присвоюється певне значення температури. Історично склалися різні температурні шкали, що використовують різні реперні точки, які пов'язані з певними фізичними явищами, що відбуваються за певних температур.

В Міжнародній системі одиниць (SI) одиниця вимірювання термодинамічної температури належить до семи основних одиниць і виражається у кельвінах. До одиниць SI, які мають спеціальну назву, належить градус Цельсія[7] для вимірювання температури за шкалою Цельсія. На практиці часто застосовують градуси Цельсія через історичну прив'язку до важливих характеристик води — температури танення льоду (0 °C) і температури кипіння (100 °C). Це зручно, оскільки більшість кліматичних процесів, процесів у живій природі, тощо пов'язані з цим діапазоном. Зміна температури на один градус Цельсія тотожна зміні температури на один Кельвін. Тому після введення в 1967 році нового визначення Кельвіна, температура кипіння води перестала грати роль незмінної реперної точки і, як показують точні вимірювання, вона вже не дорівнює 100 °C, а близька до 99,975 °C[8].

У Міжнародній системі одиниць (SI) для вимірювання температури застосовується шкала Кельвіна і символ ${\displaystyle K}$ (за цієї умови знак градусу ° відсутній). Широкий вжиток також мають системи Цельсія і Фаренгейта.

За шкалою Кельвіна

0 градусів відповідають абсолютному нулю, тобто повній відсутності руху молекул. Інша реперна точка — потрійна точка води. Її температура 273,16 К вибрана так, щоб один кельвін відповідав одному градусу за шкалою Цельсія. Температура за шкалою Кельвіна називається абсолютною температурою. Вона позначається великою латинською літерою T. Шкала Кельвіна використовується у фізиці. Її називають термодинамічною шкалою, оскільки вона найкраще визначена. Наприклад, потрійна точка води на відміну від температури замерзання, не залежить від тиску.

За шкалою Цельсія

0 °C відповідає температура замерзання води, 100 °C — температура кипіння води (під дією тиску в 1 атмосферу). Здебільшого температура за шкалою Цельсія позначається маленькою латинською літерою t.

За шкалою Фаренгейта

замерзання і кипіння води розділяють 180 °F. Один градус за Фаренгейтом дорівнює 5/9 кельвіна або градуса Цельсія. Вода замерзає за 32 °F, а кипить за 212 °F.

Існували також інші системи вимірювання температури, які тепер вийшли з ужитку, такі як

• шкала Ранкіна
• шкала Деліля
• шкала Ньютона
• шкала Реомюра
• шкала Ремера

Формули для визначення відповідності між основними шкалами:

За Цельсієм${\displaystyle \Longleftrightarrow }$за Кельвіном${\displaystyle \Longleftrightarrow }$ за Фаренгейтом:

${\displaystyle {\frac {T_{Celsius}-0}{100}}={\frac {T_{Kelvin}-273,15}{100}}={\frac {T_{Fahrenheit}-32}{180}}\,}$

За Цельсієм${\displaystyle \Longleftrightarrow }$за Реомюром${\displaystyle \Longleftrightarrow }$за Ранкіном:

${\displaystyle {\frac {T_{Celsius}-0}{100}}={\frac {T_{Reaumur}-0}{80}}={\frac {T_{Rankine}-32-459,67}{180}}\,}$

За Кельвіном${\displaystyle \Longleftrightarrow }$за Цельсієм:

${\displaystyle T_{Celsius}=T_{Kelvin}-273,15\,}$

${\displaystyle T_{Kelvin}=T_{Celsius}+273,15\,}$

За Кельвіном${\displaystyle \Longleftrightarrow }$за Фаренгейтом:

${\displaystyle T_{Fahrenheit}={\frac {9}{5}}\cdot T_{Kelvin}-459,67}$

${\displaystyle T_{Kelvin}={\frac {5}{9}}\cdot (T_{Fahrenheit}+459,67)}$

За Цельсієм${\displaystyle \Longleftrightarrow }$за Фаренгейтом:

${\displaystyle T_{Fahrenheit}=32+{\frac {9}{5}}\cdot T_{Celsius}}$

${\displaystyle T_{Celsius}={\frac {5}{9}}\cdot (T_{Fahrenheit}-32)}$

¹ За шкалою Фаренгейта традиційно нормальною температурою людського тіла вважається 98,6 °F, а отже термометри враховують цю неточність.

² Деякі значення були заокруглені.