Температура: від суб'єктивного відчуття до термодинамічних законів

Субʼєктивне сприйняття тепла та холоду

На відміну від багатьох фізичних явищ, температура має особливість бути одночасно і суб'єктивним, і об'єктивним поняттям. Суб'єктивне відчуття тепла або холоду визначається не тільки реальною температурою навколишнього середовища, але й фізіологічними особливостями організму. Наприклад, відчуття холоду при тій же температурі може варіюватися залежно від вологості повітря або рівня активності людини.

Температура в термодинаміці

З точки зору термодинаміки, температура є мірою середньої кінетичної енергії частинок у речовині. Це визначення уніфікує поняття температури та дає можливість об'єктивно вимірювати тепловий стан системи. Важливий вклад у розвиток теорії температури вніс австрійський фізик Людвіг Больцман (1844-1906), який розробив статистичну інтерпретацію термодинамічних явищ.

Закони термодинаміки та температура

Згідно з нульовим законом термодинаміки, якщо дві системи перебувають у тепловій рівновазі з третьою системою, то вони знаходяться у рівновазі одна з одною. Цей закон вводить поняття температури як передумови теплової рівноваги. З другого боку, другий закон термодинаміки, стверджує, що загальний рівень ентропії (міра невпорядкованості) у замкнутій системі може збільшуватися, або бути сталим. Це призводить до неминучого "охолодження" всесвіту.

Абсолютна температура

Концепція абсолютної температури, що є одним з центральних понять у термодинаміці, базується на ідеальному уявленні про найнижчий можливий тепловий стан речовини. Цей стан відповідає 0 кельвінів (-273.15°C), де кінетична енергія частинок зводиться нанівець, що теоретично призводить до повної відсутності теплового руху.

Температура є одним з фундаментальних понять у фізиці, яке з'єднує в собі як елементарні фізичні процеси, так і складні термодинамічні системи. Вивчення температури допомагає глибше зрозуміти як природні, так і створені людиною процеси, що відбуваються у Всесвіті.