Pytanie o pojęcie temperatury

Czym jest w fizyce pole

 Pytania, wątpliwości i inne proste problemy fizyczne

Temperatura gazów, ciał stałych i cieczy

Takie oto pytanie zadał mi Konrad 22 listopada 2013:

...znalazłem w szkolnym podręczniku taką oto definicję temperatury : "temperatura bezwzględna jest wielkością fizyczną charakteryzującą średnią energię kinetyczną ruchu postępowego cząsteczek gazu". Wszystko ok, tylko nie jest nic wspomniane czy ostatnie słowo można skreślić i odnieść tę definicję do wszystkich ciał bez względu na stan skupienia. W związku z tym, zwracam się z uprzejmą prośbą do Pana o odpowiedź na to pytanie. Pozdrawiam

Więc jak to jest z tą temperaturą?...  Bo pytanie jest dobre, wnikliwe.

Odpowiedź na nie brzmi NIE - tzn. powyższa reguła nie stosuje się do dowolnego stanu skupienia (właściwie to nawet dla prawdziwych gazów też nie jest ona w 100% poprawna, bo ścisłe powiązanie temperatury ze średnią energia kinetyczną ruchu cząsteczek sprawdza się jedynie dla gazu idealnego). Dla innych stanów skupienia sprawa się komplikuje i temperatura staje się zależna nie tylko od średniej energii kinetycznej, ale także od energii wiązań pomiędzy atomami i cząsteczkami i dlatego w tej samej temperaturze cząsteczki gazu i cząsteczki ciała stałego będą miały różne energie kinetyczne. Natomiast przy kontakcie cieplnym gaz i ciało stałe będące w tej samej temperaturze, będą w równowadze - tzn. sumaryczne przekazywanie sobie energii będzie równe zero. Czyli ani gaz nie będzie ogrzewał ciała stałego, ani ciało stałe nie będzie ogrzewało gazu.

Sytuację można sobie wyobrażać mikroskopowo następująco:

	w gazie cząsteczki poruszają się swobodnie, przebywając znaczącą drogę pomiędzy zderzeniami z innymi cząsteczkami
	w ciele stałym atomy drgają niczym kuleczki przyczepione do "sprężynek" sieci krystalicznej, nie poruszając się dalej, niż to wynika z owych drobnych wychyleń ze stanu równowagi.

Wymiana energii pomiędzy gazem i ciałem stałym zachodzi tak, że cząsteczki gazu uderzające w ciało stałe będą odbijały od  sprężynującej powierzchni ciała stałego. I owo sprężynowanie, wynikające z powiązań sieci krystalicznej, będzie dokładało się do standardowego ruchu drgającego atomów i cząsteczek. Efektem zaś będzie to, że w równowadze termodynamicznej cząsteczki gazu średnio nie będą ani zwiększały, ani zmniejszały swojej prędkości.

Podobny efekt będzie zachodził w przypadku kontaktu gazu z cieczą (ciecz ma dość podobną strukturę do struktury ciała stałego). 

Więcej informacji o temperaturze i energii wewnętrznej można znaleźć w rozdziale Temperatura.