ТЕМПЕРАТУРА

ТЕМПЕРАТУРА (от лат. temperatura
-надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние), физич. величина,
характеризующая состояние термодинамич. равновесия макроскопич. системы.
Т. одинакова для всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии
термодинамическом. Если изолированная система не находится в равновесии,
то с течением времени переход энергии (теплопередача) от более нагретых
частей системы к менее нагретым приводит к выравниванию Т. во всей системе
(первый постулат, или нулевое начало термодинамики). Т. определяет:
распределение образующих систему частиц по уровням энергии (см.
Больцмана
статистика) и распределение частиц по скоростям (см. Максвелла распределение);
степень
ионизации вещества (см. Саха формула);
свойства равновесного
электромагнитного излучения тел - спектральную плотность излучения
(см. Планка закон излучения), полную объёмную плотность излучения
(см. Стефана-Больцмана закон излучения) и т. д. Т., входящую в качестве
параметра в распределение Больцмана, часто называют Т. возбуждения, в распределение
Максвелла - кинетической Т., в формулу Саха - ионизационной Т., в закон
Стефана-Больцмана-радиационной температурой.
Поскольку
для системы, находящейся в термодинамич. равновесии, все эти параметры
равны друг другу, их наз. просто темп-рой системы. В
кинетической теории
газов и др. разделах статистич. механики Т. количественно определяется
так, что средняя кинетич. энергия поступательного движения частицы (обладающей
тремя степенями свободы) равна ³/kT, где
k
- Больцмана постоянная, Т -темп-pa тела. В общем случае Т. определяется
как производная от энергии тела в целом по его энтропии.
Такая Т.
всегда положительна (поскольку кинетическая энергия положительна),
её наз. абсолютной Т. или Т. по термодинамической температурной шкале.
За единицу абс.

Т. в Международной системе единиц
(СИ)
принят
Кельвин
(К). Часто Т. измеряют по шкале Цельсия
(t), значения
t
связаны с Т равенством
t = Т -
273,15 К (градус Цельсия
равен кельвину). Методы измерения Т. рассмотрены в статьях
Термометрия,
Термометр.

Строго определённой Т. характеризуется
лишь равновесное состояние тел. Существуют, однако, системы, состояние
к-рых можно приближённо охарактеризовать несколькими не равными друг другу
темп-рами. Напр., в плазме, состоящей из лёгких (электроны) и тяжёлых
(ионы) заряженных частиц, при столкновении частиц энергия быстро
передаётся от электронов к электронам и от ионов к ионам, но медленно от
электронов к ионам и обратно. Существуют состояния плазмы, в к-рых системы
электронов и ионов в отдельности близки к равновесию, и можно ввести Т.
электронов Ти Т. ионов Ти, не совпадающие между
собой.

В телах, частицы к-рых обладают магнитным
моментом, энергия обычно медленно передаётся от поступательных к магнитным
степеням свободы, связанным с возможностью изменения направления магнитного
момента. Благодаря этому существуют состояния, в к-рых система магнитных
моментов характеризуется Т., не совпадающей с кинетич. Т., соответствующей
поступательному движению частиц. Магнитная Т. определяет магнитную часть
внутренней энергии и может быть как положительной, так и отрицательной
(см. Отрицательная температура). В процессе выравнивания Т. энергия
передаётся от частиц (степеней свободы) с большей Т. к частицам
(степеням свободы) с меньшей Т., если они одновременно положительны
или отрицательны, но в обратном направлении, если одна из них положительна,
а другая отрицательна. В этом смысле отрицательная Т. "выше" .любой положительной.

Понятие Т. применяют также для характеристики
неравновесных систем (см. Термодинамика неравновесных процессов). Напр.,
яркость небесных тел характеризуют яркостной температурой, спектральный
состав излучения - цветовой температурой и т. д. А. Ф. Андреев.