29 VJEŽBA 2: MJERENJE TEMPERATURE 4. OPĆENITO O MJERENJU TEMPERATURE 4.1 Temperatura i mjerenje S termodinamičkog stajališta moglo bi se reći da je najprikladnija definicija temperature po kojoj "dva tijela koja su u toplinskoj ravnoteži, imaju istu temperaturu". Zbog takve definicije temperatura se zapravo i ne može mjeriti. Mjere se uvijek neke druge veličine koje su jednoznačno s njom povezane, a neke od njih su: 1. Volumen tijela koji se mijenja s temperaturom (npr. volumen žive u živinom termometru). 2. Električna svojstva koja ovise o temperaturi: - električni otpor vodiča koji se mijenja s temperaturom, - elektromotorna sila koja se javlja na spoju dvaju različitih metala, a čiji iznos ovisi o temperaturi. 3. Mjerenje iznosa i raspodjele po spektru energije koju odzračuje tijelo čiju temperaturu mjerimo (primjenjuje se pri višim temperaturama). Zbog nemogućnosti izravnog mjerenja same temperature, definirane su "temperaturne skale", tj. odabrane su dvije fizikalne pojave koje se uvijek odvijaju pri točno određenim temperaturama i njima su pridružene brojčane vrijednosti. Kako je izbor tih pojava, a isto tako i brojčanih vrijednosti koje se pridružuju tim točkama proizvoljan, postoje razne, više ili manje pogodno odabrane temperaturne skale od kojih su se danas u SI-mjernom sustavu održale samo dvije - Celsiusova (dopuštena) i Kelvinova (obvezna), a u angloameričkom sustavu se još koriste Fahrenheitova i Rankineova skala. Samo mjerenje temperature temelji se na drugom postulatu ravnoteže ili nultom zakonu termodinamike koji glasi: "Ako se za neko tijelo C ustanovi da je u toplinskoj ravnoteži s tijelom A, te da je osim toga u ravnoteži i s tijelom B, onda su prema iskustvu i tijela A i B u toplinskoj ravnoteži". Živin termometar neka bude tijelo C, a npr. voda koja se smrzava - tijelo A. Zabilježi li se stanje tijela C (visinu stupca žive) i kasnije se ustanovi da je ta visina ista kad se tijelo C nalazi u ravnoteži s nekim tijelom B, dolazi se do zaključka da bi i tijela A i B bila u toplinskoj ravnoteži, da su kojim slučajem stvarno u dodiru. U skladu s gornjom definicijom može se ustvrditi da tijela A i B imaju istu temperaturu. Da se svaki put za svako tijelo čija se temperatura mjeri nebi trebalo raditi neki etalon s kojim ćemo to uspoređivati, termometar se "umjeri" tako da se, kad je u ravnoteži s jednim referentnim tijelom (npr. vodom koja smrzava) označi nekom vrijednošću (npr. 0 kod Celzijeve skale), a kad je u ravnoteži s drugim referentnim tijelom (npr. vodom koja isparava) označi drugom vrijednošću (npr. 100 kod Celzijeve skale) i zatim se ta skala (linearno) interpolira, a po potrebi i ekstrapolira. Iako su ledište i vrelište vode osnovne i definicijske referentne točke, zato što jedan termometar ne može mjeriti sve moguće temperature, za vrlo niske i vrlo visoke temperature postoji još niz takvih