Temperatur

Die Temperatur ist eine Zustandsgröße von zentraler Bedeutung bei der makroskopischen Beschreibung physikalischer und chemischer Zustände und Prozesse in Wissenschaft, Technik und Umwelt. Die Temperatur ist ein objektives Maß dafür, wie warm oder kalt ein Gegenstand ist. Sie wird mit einem Thermometer gemessen. Ihre SI-Einheit ist das Kelvin mit dem Einheitenzeichen K. In Deutschland, Österreich und der Schweiz ist die Einheit Grad Celsius (°C) ebenfalls zulässig. Die gemessene Temperatur kann sich zuweilen erheblich von der gefühlten Temperatur unterscheiden. Bringt man zwei Körper mit unterschiedlichen Temperaturen in thermischen Kontakt, findet Wärmeübertragung statt. Dadurch nimmt die Temperaturdifferenz so lange ab, bis sich die beiden Temperaturen einander angeglichen haben. Die Wärme fließt dabei stets vom heißeren zum kälteren Körper. Wenn die Temperaturen gleich sind, herrscht thermisches Gleichgewicht, in dem kein Wärmeaustausch mehr stattfindet. Die mikroskopische Deutung der Temperatur ergibt sich in der statistischen Physik, die davon ausgeht, dass jeder materielle Stoff aus vielen Teilchen zusammengesetzt ist (meist Atome oder Moleküle), die sich in ständiger ungeordneter Bewegung befinden und eine Energie haben, die sich aus kinetischer, potentieller sowie gegebenenfalls auch innerer Anregungsenergie zusammensetzt. Eine Erhöhung der Temperatur verursacht eine Erhöhung der durchschnittlichen Energie der Teilchen. Im Zustand des thermischen Gleichgewichts verteilen sich die Energiewerte der einzelnen Teilchen statistisch gemäß einer Häufigkeitsverteilung, deren Form durch die Temperatur bestimmt wird (siehe – je nach Art der Teilchen – Boltzmann-Statistik, Fermi-Dirac-Statistik, Bose-Einstein-Statistik). Dieses Bild ist auch anwendbar, wenn es sich nicht um ein System materieller Teilchen, sondern um Photonen handelt (siehe Wärmestrahlung). Im idealen Gas ist die gesamte Energie jedes Teilchens allein durch seine kinetische Energie gegeben. Deren Mittelwert wird seit 2019 durch eine Vereinbarung im Internationalen Einheitensystem zur quantitativen Definition der Absoluten Temperatur genommen. Seitdem ist die Temperatureinheit Kelvin an die Energieeinheit Joule gekoppelt und nicht mehr wie bis 2019 durch eine bestimmte Eigenschaft des Stoffes Wasser definiert. Die Temperatur ist eine intensive Zustandsgröße. Das bedeutet, dass sie ihren Wert beibehält, wenn man den betrachteten Körper teilt. Dagegen hat die Innere Energie als extensive Größe die Eigenschaften einer Menge, die aufgeteilt werden kann.