Temperatur



For spesialartikkel om temperatur i meteorologien, se Temperatur (meteorologi).

Temperatur er den fysiske egenskapen som er det viktigste grunnlaget for om en gjenstand oppfattes som varm eller kald. Gjenstanden med høyest temperatur vil ved berøring kjennes varmest, forutsatt at den har minst like stor varmeledningsevne som gjenstanden med lavere temperatur. Temperatur er direkte knyttet til mengden termisk energi (varme) i systemet, det vil si tilfeldige bevegelser i atomer og molekyler i systemet. Temperatur gir bare mening for store systemer med mange partikler, som atmosfæren, havet, menneskekroppen eller sola. Man kan således ikke snakke om temperaturen til et atom. Temperatur er også bare knyttet til tilfeldige bevegelser. Tilfeldige bevegelser står i kontrast til ordnede, mekaniske bevegelser, for eksempel faller en stein i et tyngdefelt like fort uavhengig av steinens temperatur.

Det finnes en nedre grense for hvor kaldt det kan bli. Grensen kalles det absolutte nullpunkt, som er ved −273,15 = 0 K. Ned mot denne grensen bryter klassiske, termodynamiske formler sammen og en må benytte resultater fra kvantemekanikken og statistisk fysikk.

Innhold

Symboler og enheter


Vanlig symbol for temperatur er T. Det finnes flere temperaturskalaer

Temperaturavhengighet


Mange typer fenomener avhenger sterkt av temperatur

Temperatur i termodynamikk


I termodynamikken defineres temperatur T som forholdet mellom en langsom (kvasistatisk) overføring av varme \({\displaystyle \delta Q}\) og følgende endring av entropi \({\displaystyle dS}\) , dvs.

\({\displaystyle dS={\frac {\delta Q}{T}}}\)

Denne definisjonen gjelder bare nær likevekt.

Temperatur i statistisk fysikk


Statistisk fysikk tilbyr en definisjon av temperatur som

\({\displaystyle {\frac {1}{T}}=\left({\frac {\partial S(E)}{\partial E}}\right)_{VN}}\)

hvor S er entropi, E er energi og derivasjonen er ved konstant volum og partikkeltall. Entropien som funksjon av energi er gitt med Boltzmanns lov. For å bruke denne definisjonen må man ha et lukket system (se mikrokanonisk ensemble).

I praksis, i åpne systemer, er det mer hensiktsmessig å innføre temperatur ved hjelp av Boltzmannfaktorer,

\({\displaystyle P_{k}={\frac {1}{Z}}e^{-E_{k}/k_{b}T}}\)

hvor \({\displaystyle P_{k}}\) er sannsynligheten for at en tilstand k er okkupert, \({\displaystyle E_{k}}\) er tilstandens energi og \({\displaystyle k_{b}}\) er Boltzmanns konstant. Partisjonsfunksjonen Z gir normalisering. Temperaturen gir således okkupasjonssannsynligheten til de ulike energitilstandene. Økt temperatur gir større sannsynlighet for at tilstander med høyere energi er okkupert. For en monoatomisk, ideell gass gir dette at gjennomsnittshastigheten til partiklene øker med økt temperatur. (Generelt sett er ikke hastighet et meningsfullt begrep for systemer i statistisk fysikk.)

Boltzmannfaktorene kan brukes i åpene systemer, slik som det kanoniske ensemblet og det storkanoniske ensemblet, men bare nær likevekt.

Negativ temperatur

Som en kuriositet kan nevnes at det absolutte nullpunkt ikke kan nås, men negativ absolutt temperatur er mulig (Negativ absolutt temperatur må ikke forveksles med minusgrader i °C). Systemet er da ute av likevekt, og varme flyter fra området med negativ temperatur til det med positiv temperatur. Negativ temperatur tolkes dermed som varmere enn positiv temperatur (dvs. over uendelig varmt).

Måling av temperatur


Mennesker kan sanse temperatur, men denne sansen er ikke spesielt presis. Dermed måler man som regel temperatur indirekte ved hjelp av en annen temperaturavhengig størrelse, slik som

Omregningstabell mellom de forskjellige enhetene


Se også


Du kan lese mer om dette emnet i en lengre artikkel om emnet på Nynorsk Wikipedia kalt «Temperatur». Du kan eventuelt også utvide denne artikkelen ved å oversette derifra.



Kategorier: Temperatur | Fysiske størrelser | Termodynamikk | Statistisk fysikk


Dato: 16.01.2021 01:10:39 CET

Kilde: Wikipedia (Forfattere [Historie])    Lizenz: CC-BY-SA-3.0

Endringer: Alle bilder og de fleste designelementer som er relatert til disse, ble fjernet. Noen ikoner ble erstattet av FontAwesome-Icons. Noen maler ble fjernet (som "artikkel trenger utvidelse) eller tilordnet (som" hatnotes "). CSS-klasser ble enten fjernet eller harmonisert.
Wikipedia-spesifikke koblinger som ikke fører til en artikkel eller kategori (som "Røde lenker", "koblinger til redigeringssiden", "koblinger til portaler") ble fjernet. Hver ekstern lenke har et ekstra FontAwesome-Icon. Ved siden av noen små endringer i design, ble media-container, kart, navigasjonsbokser, talte versjoner og Geo-mikroformater fjernet.

Vær oppmerksom på: Fordi det gitte innholdet automatisk blir hentet fra Wikipedia på det gitte tidspunktet, var og er det ikke mulig å kontrollere den manuelt. Derfor garanterer ikke nowiki.org nøyaktigheten og virkeligheten av det anskaffede innholdet. Hvis det er en informasjon som er feil for øyeblikket eller har en unøyaktig visning, må du gjerne kontakt oss: e-post.
Se også: Om oss & Personvern.