em termos diários, a temperatura é uma medida da “temperatura” ou “frieza” de uma substância. Mais tecnicamente, a temperatura indica a direção na qual a energia flui (como calor) quando dois objetos estão em contato térmico: a energia flui como calor de uma região de alta temperatura para uma região de baixa temperatura. Em outras palavras, a temperatura é simplesmente um indicador da direção esperada do fluxo de energia como calor., a temperatura não é Térmica. Calor é energia em transição; temperatura é o sinal da direção esperada dessa transição. Uma grande quantidade de energia pode fluir como calor de uma região para outra, embora a diferença de temperatura entre as regiões é mínima. a temperatura não é energia. Um bloco muito grande e frio de metal terá uma temperatura baixa, mas pode conter uma grande quantidade de energia. Um pequeno bloco do mesmo material com a mesma temperatura conterá menos energia., Esta distinção é expressa ao dizer que a temperatura é uma propriedade intensiva, uma propriedade independente do tamanho da amostra; considerando que o conteúdo de energia de uma extensa propriedade, uma propriedade que depende do tamanho da amostra. Assim, uma amostra retirada de um tanque de água quente vai ter a mesma temperatura, independentemente do tamanho da amostra, mas o conteúdo de energia (mais formalmente, a energia interna) de uma grande amostra é maior do que o de uma pequena amostra.,
Em um nível molecular, a temperatura de um sistema indica a distribuição de “populações” de níveis de energia dentro do sistema: quanto maior a temperatura, maior é a proporção de moléculas em um estado de alta energia. Se o número de moléculas em dois estados de energia, separados por uma diferença de energia ∆ E, N e superior de N inferior , em seguida, a temperatura é
T = (∆ E / k ) ln( N inferior / N superior ) (1)
, onde k é de Boltzmann constante, uma constante fundamental da natureza., Vemos que quanto maior a razão N Menor / n superior para uma dada diferença de energia, maior a temperatura. Esta interpretação molecular tem um significado especial nos casos em que a única contribuição para a energia global é a energia cinética, que é o caso de um gás perfeito (ideal). Nesse caso, a alta temperatura corresponde a uma maior velocidade média das moléculas e uma maior gama de velocidades na amostra., A velocidade média c de moléculas de massa m a uma temperatura T
c = (8 kT / π m ) ½ (2)
assim, a velocidade média aumenta com a raiz quadrada da temperatura.
a Temperatura é medida com um termômetro, um dispositivo no qual uma propriedade física de algum componente do dispositivo muda quando o dispositivo é colocado em contato térmico com um exemplo. Essa propriedade pode ser o volume de um líquido (como em um termômetro de mercúrio em vidro) ou uma propriedade elétrica, como a resistência., Sondas eletrônicas baseadas em mudanças de resistência em um material semicondutor também são usadas para medir a temperatura.
três escalas de temperatura ainda são comumente encontradas. A escala Fahrenheit é usada nos Estados Unidos para fins domésticos. Neste
A escala de Kelvin é usada para expressar a temperatura termodinâmica, denotada como T, com T = 0 como a menor temperatura possível (quando todo movimento cessou). As temperaturas nas escalas Celsius e Fahrenheit são denotadas θ (theta). Duas importantes conversões são:
θ / ºC = 5 / 9 (θ /ºF -32) (3)
T / K = θ /ºC + 273.,15 (4)
em química, muitas vezes é necessário manter um sistema a uma temperatura constante, pois de outra forma observações e medições forneceriam uma leitura que era uma média de uma propriedade dependente da temperatura, como a taxa de reação. Uma maneira de alcançar uma temperatura constante é imergir o sistema em um banho de água contendo um grande volume de água, cuja temperatura é controlada por um aquecedor e um termóstato. Um termóstato é um dispositivo para ligar e desligar uma corrente de acordo com se a temperatura do sistema está acima ou abaixo de um valor selecionado., Incorpora uma sonda de temperatura (um termómetro com saída eléctrica) e dispositivos electrónicos para interpretar a temperatura e efectuar a comutação. O mesmo princípio é a base do Termóstato que é usado em casas.
os efeitos químicos de uma maior temperatura incluem alterações na taxa de reação e na posição de equilíbrio químico. Quase todas as reações avançam mais rapidamente a temperaturas mais altas porque as moléculas (na fase gasosa ) colidem mais vigorosamente a temperaturas mais altas., Uma consequência termodinâmica da mudança de temperatura é que a constante de equilíbrio de uma reação exotérmica diminui à medida que a temperatura é elevada, então os reagentes são mais favorecidos a baixas temperaturas do que a altas temperaturas. Esta dependência é por vezes referida como o princípio de Le Chatelier, mas é melhor considerá-la como uma consequência da termodinâmica e, em particular, da Segunda Lei da termodinâmica. apesar de T = 0 ser a temperatura mais baixa possível, é possível atingir temperaturas negativas. Esta observação aparentemente paradoxal é resolvida da seguinte forma., Quando um sistema tem apenas dois níveis de Energia, Todas as temperaturas finitas correspondem a uma distribuição de populações em que mais moléculas ocupam o estado mais baixo do que o superior. No entanto, é possível por meios artificiais inverter as populações, de modo que brevemente haveria mais moléculas no estado superior do que as menores. Segue-se da equação 1 que T é então negativo.,
termodinâmica justificação para a introdução de temperatura em ciência é a Zeroth Lei, que diz que, se o sistema está em equilíbrio térmico com o sistema B, e o sistema B está em equilíbrio térmico com o sistema de C, então A e C também seria em equilíbrio térmico com o outro, se eles fossem colocados em contato. A terceira lei da termodinâmica também é relevante aqui: ela afirma que o zero absoluto ( T = 0) não é atingível em um número finito de passos.