熱力学温度
| 熱力学温度 thermodynamic temperature | |
|---|---|
| 量記号 | T |
| 次元 | Θ |
| 種類 | スカラー |
| SI単位 | ケルビン (K) |
| プランク単位 | プランク温度 (TP) |
熱力学温度（ねつりきがくおんど）は、熱力学によって定義される温度のひとつ。熱力学的温度（ねつりきがくてきおんど）と呼ばれることも多い。単位はケルビン（記号: K）。絶対零度（熱力学温度が 0 K）の基準点が存在するため、絶対温度（ぜったいおんど）とも呼ばれてきた。
概要
絶対零度のとき、古典力学的な意味での熱運動は全て停止する。そして、熱力学温度は絶対零度（0K）を下回ることはない（統計力学では0K未満の負温度が存在する）。1968年の国際度量衡総会 (CGPM) で、水の三重点 (0.01℃) を 273.16 K と定義したため、熱力学温度とセルシウス温度の目盛の幅（1度の温度差）は等しく、相互の値には「熱力学温度/K = セルシウス温度/℃ + 273.15」の関係が成立する。
他の温度は、物質の膨張などの物性に基づいて定義されているため、その物質の特性に依存する。一方、熱力学温度にボルツマン定数の 3/2 倍を乗じた値が物質粒子1個がもつ熱運動のエネルギーの平均に相当することからもわかるように、個々の物質の特性ではなく物理法則に基づいて定義されている。したがって物理や物理化学の本で、熱力学に基づいた式に温度が出てきた場合は、特に断らなくとも熱力学温度をさす。
単位換算
ある点における熱力学温度が T [K]、セルシウス温度が θ [℃] のとき、2つの温度の間には次の関係が成り立つ。
これは定義式である。
換算式としては「0 ℃ = 273.15 K」というものもしばしば見るが、例えば、セルシウス温度100℃におけるケルビン温度の値がわからないため2つの温度の関係の定義とはなり得ず、変数を用いることによって、ひとつの式で定義全体を言い表すことができる。
基本的な考え方
2つの系が接触し、自然に一方から他方に熱エネルギーが移動したとき、2つの系の間には温度差があると考える。逆にいえば、温度差が存在すれば熱量の移動が起こって、しばらくすると二つの系の温度は一致するようになる。これを熱平衡という。
温度平衡を保ったまま（等温過程）で熱量の移動があったとき、温度 T は熱量の移動 dQ とエントロピーの変化 dS の間の比例係数として定義できる。
統計力学における定義
とエネルギー E とを用いて、温度 T は次のように定義される。
また、次のように定義される β を逆温度と呼ぶことがある。
