Ar temperatūru tiek raksturota ķermeņa vai vielas sasilšanas pakāpe, kas ir atkarīga no ķermeni veidojošo molekulu vai atomu haotiskās kustības vidējās kinētiskās enerģijas. Ja kāds ķermenis ir sasilis vairāk nekā cits ķermenis, tad to sauc par siltāku vai karstāku, attiecīgi otrs ķermenis tiek apzīmēts kā vēsāks vai aukstāks. Dzīves laikā cilvēkam, pamatojoties uz pieredzi, veidojas ķermeņu un procesu iedalījums karstos un aukstos, (1. att.), tomēr, lai adekvāti salīdzinātu ķermeņu temperatūru, nepietiek tikai ar apzīmējumu karsts vai auksts.
1.att. Lai gan pastāv daudz aukstāki objekti par ledus klucīti (a) un daudz karstākas vides nekā liesma (b), pamatojoties uz ikdienas pieredzi, pirmais tiek raksturots kā auksts, bet otrs kā karsts
Cilvēkam temperatūras uztvere ir ļoti subjektīva, piemēram, ja istabā gaisa temperatūra ir 18 0C, tad vienam šāda gaisa temperatūra šķiet silta, bet citam vēsa, turklāt, ja ziemas laikā no āra ienāk istabā, tad pirmajā brīdī tā liekas krietni siltāka, nekā ir patiesībā. Objektīvu temperatūras mērījumu iegūšanai jālieto termometrs. Ja saskaras divi ķermeņi ar atšķirīgām temperatūrām, tad siltums no karstākā ķermeņa pārplūst uz aukstāko, līdz iestājās termodinamiskais līdzsvars jeb ķermeņu temperatūras izlīdzinās. Ar šo faktu ir jārēķinās, izmantojot termometru. Kad termometrs saskaras ar ķermeni, kuram jāizmēra temperatūra, vispirms ir jāsagaida, lai starp termometru un ķermeni iestātos termodinamiskais līdzsvars, un tikai tad jānolasa temperatūra (2. att.).
2.att. Mērot ķermeņa temperatūru, temperatūra tiek nolasīta tikai pēc tam, kad iestājies termiskais līdzsvars starp ķermeni un termometru
Termometra galvenās sastāvdaļas ir:
1) temperatūras skala,
2) fizikālā vide, kura mainās temperatūras ietekmē.
Tiek lietotas vairākas temperatūras skalas, piemēram, Celsija, Kelvina un Fārenheita. Visplašāk no tām lieto Celsija skalu. Celsija skalai ir divi atskaites punkti: viens ir ūdens sasalšanas temperatūra, ko pieņem par 0 0C (3. att. a), bet otrs ir ūdens vārīšanas temperatūra, ko pieņem par 100 0C (3. att. b). Šis temperatūras intervāls tiek sadalīts 100 vienādās daļās, tādā veidā definējot viena Celsija grāda lielumu.
3.att. Ja Celsija skalas termometru iegremdē kūstoša ledus un ūdens maisījumā, tad tam ir jārāda 0 0C (a), bet ja vārošā ūdenī, tad 100 0C (b)
Celsija skalai līdzīga ir Kelvina skala (K), ko pārsvarā lieto zinātnes pasaulē. Viens Kelvina grāds ir vienliels ar Celsija grādu, vienīgi Kelvina skala ir nobīdītā pret Celsija skalu tā, ka 0 0C atbilst 273 K, līdz ar to 0 K atbilst zemākajai iespējamai temperatūrai dabā, ko sauc par absolūto nulli. Sasniedzot absolūtas nulles temperatūru, siltumkustība pilnībā apstājas. Zinātnieki ir izstrādājuši vairākas metodes, lai maksimāli atdzesētu gāzi (4. att.), tomēr pilnībā absolūto nulli nav iespējams sasniegt. Šobrīd zemākā iegūta temperatūra ir ap 0,1 nK (nanokelvini) jeb 0,0000000001 K. Temperatūru Kelvina skalā apzīmē ar T. Celsija un Kelvina skalas saista sakarības:
T(K) = 273 + t(0C)
t(0C) = T(K) - 273
4.att. Viens no gāzes atdzesēšanas veidiem ir bombardēt tās daļiņas no visām pusēm ar lāzera stariem, tādā veidā apturot to siltumkustību
Vēl viena temperatūras skala, ko lieto dažās valstīs, piemēram, Amerikā, ir Fārenheita skala. Šī skala ir vecāka par Celsija skalu, un tajā par nulles punktu (0 0F) ir pieņemts ledus, ožamā spirta un vārāmās sāls maisījuma kušanas temperatūra, savukārt ūdens vārīšanās temperatūra atbilst 212 0F. Līdz ar to ledus kušanas temperatūra ir 32 grādi pēc Fārenheita. Celsija un Fārenheita skalas saista sakarības:
t(0C) = (32 + 1,8t(0F))
t(0F) = 5 : 9(t(0C) - 32)
Bez nosauktajā temperatūras skalām pastāv vēl citas, piemēram, Reomīra skala, tomēr tās netiek plaši lietotas. Dažādu temperatūras skalu salīdzinājumu var redzēt 5. att.
Lai pārietu no vienas temperatūras uz citu, var arī izmantot internetā atrodamus temperatūras kalkulatorus.
5.att. Dažādu skalu temperatūru salīdzinājums
Otra svarīga termometra sastāvdaļa ir fizikālā vide, kurai temperatūras ietekmē mainās īpašības. Plaši tiek lietoti termometri, kuru pamatā ir šķidruma, gāzes vai metāla (6. att.) izplešanās vai saraušanās temperatūras maiņu ietekmē. 6. att. a) redzams, ka cietus materiālus raksturo termiskās izplešanās koeficients α, un, ja savieno divu materiālu plāksnītes, kuriem ir atšķirīgs α, tad temperatūras maiņu ietekmē šīs plāksnītes izliecas (6. att. b). Šo parādību izmanto bimetālu termometros. Ikdienā ir pierasts lietot šķidruma, piemēram, iekrāsotā spirta termometrus, kuru darbību nodrošina spirta tilpuma maiņa atkarībā no temperatūras maiņas.
Noskaties video par to, kā izskatās sliežu savienojuma vieta atkarībā no apkārtējās vides temperatūras!
6.att. Temperatūras ietekmē mainās cietu ķermeņu lineārie izmēri (a), šo efektu izmanto, lai izveidotu bimetāliskās plāksnītes (b)
Temperatūras noteikšanai var izmantot ne tikai materiālu mehāniskās, bet arī elektriskās un citas īpašības, piemēram, ja savieno divus dažādus metālus, tad, mainoties temperatūrai, mainās elektriskais spriegums starp šiem metāliem. Šādu savienojumu sauc par termopāri, un to var izmantot temperatūras mērīšanai (7. att.).
7.att. Termometrs, kurā izmanto termopāri
Temperatūru iespējams mērīt arī no attāluma. Katrs ķermenis atkarībā no tā temperatūras izstaro infrasarkanos viļņus (tie paši elektromagnētiskie viļņi, tikai ar lielu viļņa garumu) ar noteiktu intensitāti. Uztverot un analizējot šo starojumu (8. att.), var noteikt ķermeņa temperatūru.
8.att. Ķermeņa infrasarkano starojumu var uztvert no attāluma; to izanalizējot, var noteikt ķermeņa temperatūru