Temperatura

Temperatura to jedna z podstawowych wielkości fizycznych w termodynamice i parametr stanu opisujący stan cieplny ciała lub układu. Jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań cząsteczek tworzących dany układ. Jeśli dwa ciała mają tę samą temperaturę, w bezpośrednim kontakcie nie przekazują sobie ciepła; gdy temperatury są różne, ciepło przepływa od ciała cieplejszego do chłodniejszego aż do wyrównania.

W ujęciu mikroskopowym temperatura zależy od ruchu cząsteczek. Rośnie wraz ze wzrostem energii ich ruchu postępowego, drgań atomów i cząsteczek oraz drgań wewnętrznych. W gazach cząsteczki mogą nie tylko się przemieszczać, ale też obracać i drgać, a liczba tych możliwych ruchów wpływa na to, ile energii potrzeba do zmiany temperatury.

Proces ochładzania wiąże się z oddawaniem energii przez układ. Skrajnym punktem tej skali jest zero bezwzględne, czyli 0 kelwinów. Wikipedia podaje, że w tej temperaturze cząsteczki mają najmniejszą możliwą energię kinetyczną. W opisie temperatury ważne jest też pojęcie równowagi termodynamicznej, bo ściśle można ją definiować właśnie dla stanów równowagi lub lokalnej równowagi termodynamicznej.

Sama definicja termodynamiczna pozwala porównywać temperatury, ale nie wyznacza jeszcze praktycznej skali pomiarowej. Dlatego powstały różne skale temperatury. Historycznie opierano je na zjawiskach takich jak zamarzanie i wrzenie wody oraz na zmianach objętości cieczy używanych w termometrach.

Współcześnie podstawową jednostką temperatury w układzie SI jest kelwin. W Polsce najczęściej używa się jednak stopni Celsjusza, a w USA nadal spotyka się stopnie Fahrenheita. Wikipedia wskazuje też na Międzynarodową Skalę Temperatury, opartą na punktach charakterystycznych wybranych substancji, co służy ujednoliceniu pomiarów.

Temperatura ma podstawowe znaczenie dla fizyki, ponieważ pozwala opisywać przepływ ciepła i stan termiczny materii. Jest wspólną własnością układów pozostających w równowadze termodynamicznej, a jej związek z energią cząsteczek sprawia, że stanowi jedno z najważniejszych narzędzi opisu procesów cieplnych.

Jej znaczenie wykracza poza teorię. Skale temperatury i ich jednostki są podstawą naukowo-technicznego pomiaru, a kelwin pozostaje główną jednostką uznawaną w światowym środowisku naukowym i technicznym. To właśnie dzięki temperaturze można w uporządkowany sposób porównywać zjawiska zachodzące od codziennych zmian pogody po zjawiska badane w laboratoriach.

Według recentnych artykułów temperatura jest dziś jednym z głównych tematów informacji pogodowych i konsumenckich. Media opisują gwałtowne zmiany aury w Polsce: po rekordowych upałach przyszło wyraźne ochłodzenie związane z napływem chłodnego powietrza znad północnego Atlantyku. Nad Bałtykiem pojawiły się deszcz, silny wiatr i wzburzone morze, co rozczarowało część urlopowiczów. Artykuły podkreślają też duże różnice regionalne oraz pogodę „w kratkę”.

Z prognoz IMGW przywoływanych w mediach wynika zarazem, że po chłodniejszym początku lipca do Polski ma wracać cieplejsze, miejscami zwrotnikowe powietrze. W drugiej połowie tygodnia temperatury mają rosnąć, a w weekend lokalnie osiągać nawet 29 st. C, przy chłodniejszych warunkach nad morzem i na północnym wschodzie.

Skutki wysokich temperatur widać również w handlu. Jeden z artykułów informuje o brakach wentylatorów i klimatyzatorów w całej Polsce po fali gorąca. Ekspert rynku wyjaśnia, że sieci handlowe planują zamówienia z dużym wyprzedzeniem, a nagły wzrost popytu po kilku dniach temperatur przekraczających 30 st. C szybko opróżnia magazyny. W innym materiale temperatura pojawia się w kontekście domowym: nieszczelna uszczelka lodówki może utrudniać utrzymanie niskiej temperatury, zwiększać zużycie energii i przyspieszać psucie się żywności.