Температура (от лат. temperature - нормальное состояние)

Физическая величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию частиц: молекул, атомов, электронов и т.п., из которых состоит физический объект. Температура тем выше, чем больше эта энергия. Регистрация величины температуры производится косвенным образом: путем измерения физических свойств объектов, меняющихся с изменением температуры. В простейших случаях регистрируется длина, т.е. объем, столбика ртути или спирта в термометре или изменение электрических свойств датчика в термоэлектрических измерителях температуры.

Косвенное измерение температуры объекта можно производить и с использованием спектра его электромагнитного излучения. Таким образом определяются цветовая (см. здесь), эффективная (см. здесь) и яркостная (см. здесь) температуры.

Для оценки величины температуры используют четыре ее шкалы. В трех из них в качестве опорных точек используются состояния фазовых переходов воды - температура плавления льда и температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

В шкале Цельсия температура плавления льда принимается за 0⁰ С, а температура кипения воды за 100⁰ С.

В шкале Фаренгейта температура плавления льда принимается за 32⁰ F, а температура кипения воды за 212⁰ F. Величина градуса в этой шкале почти в два раза меньше величины градуса Цельсия.

В шкале Реомюра температура плавления льда принимается за 0⁰ R, а температура кипения воды за 80⁰ R.

Шкала Кельвина построена от абсолютного нуля температуры, равного минус 273,15⁰ С. Величина градуса в этой шкале равна величине градуса Цельсия.

 

кинетическая

Кинетическая температура пропорциональна средней кинетической энергии частиц физического объекта. В ее названии подчеркивается именно это обстоятельство.

 

цветовая

Цветовой температурой объекта называется температура абсолютно черного тела, у которого относительное распределение энергии в некотором диапазоне спектра его электромагнитного излучения такое же, как и у этого объекта.

Чтобы определить цветовую температуру объекта, необходимо измерить интенсивности его излучения для двух различных длин волн. Затем наклон участка спектра, между длинами волн, в которых измерена интенсивность, реального источника излучения сравнивают с наклонами таких же участков спектров абсолютно черных тел, имеющих различные температуры. Для их построения используется закон Планка. Температура абсолютно черного тела принимается за цветовую температуру объекта, если наклоны выбранных участков спектров излучения совпадают.

 

электронная

Электронная температура сопоставляется со средней кинетической энергией электронов в плазме. Она имеет условный смысл, потому что в большинстве случаев в плазме отсутствует термодинамическое равновесие. Кроме того, средняя кинетическая энергия электронов значительно превышает среднюю энергию ионов и нейтральных частиц. Величина электронной температуры используется как один из важнейших параметров состояния плазмы.

 

эффективная

Эффективной температурой объекта называется температура абсолютно черного тела, каждая единица площади которого во всем диапазоне спектра его электромагнитного излучения испускает такой же поток энергии, как и единица площади данного объекта. Численно эффективная температура объекта связана с потоком энергии от объекта законом Стефана-Больцмана.

Для определения эффективной температуры объекта необходимо измерить поток излучения от него во всем диапазоне спектра, например, с использованием болометра (см. Приемник излучения, болометр).

Для объектов, подобных телам Солнечной системы, не имеющих достаточно мощных внутренних источников энергии и нагревающихся потоком излучения с известным спектральным составом и мощностью, используется другой способ определения эффективной температуры. Она определяется по количеству падающей на такие тела солнечной энергии. Такая возможность вызвана тем, что эти объекты находятся в термодинамическом равновесии с приходящим излучением, т.е. количества поглощаемой ими и излучаемой энергий равны. Поэтому, зная их альбедо, можно с использованием закона Стефана-Больцмана определять их эффективную температуру.

 

яркостная

Яркостной температурой объекта называется температура абсолютно черного тела, каждая единица площади которого в узком диапазоне спектра электромагнитного излучения испускает такой же поток энергии, как и единица площади этого объекта. Обычно такие сравнения производят вблизи длины волны излучения 0,66 микрон.