Các thang đo nhiệt độ khác nhau theo hai cách: điểm được chọn là 0 độ và độ lớn của các đơn vị hoặc độ tăng dần trên thang đo.

Các loại thang đo thường được sử dụng

Thang độ C (°C) được sử dụng để đo nhiệt độ phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới. Đó là một thang đo thực nghiệm được phát triển bởi một tiến bộ lịch sử, dẫn đến điểm &0000000000000273.1500000 °C của nó được xác định theo điểm đóng băng của nước và các độ bổ sung được xác định sao cho &0000000000000373.150000100 °C là điểm sôi của nước ở áp suất khí quyển tại mực nước biển. Vì khoảng cách 100 độ này, nó được gọi là thang độ bách phân.[3] Kể từ khi tiêu chuẩn hóa kelvin trong Hệ thống đơn vị quốc tế, sau đó nó đã được xác định lại theo các điểm cố định tương đương trên thang Kelvin, và do đó nhiệt độ tăng một độ C giống như tăng một độ kelvin, mặc dù chúng khác nhau bởi một hiệu số xấp xỉ 273,15.

Hoa Kỳ thường sử dụng thang đo Fahrenheit, trên đó nước đóng băng ở &0000000000000273.15000032 °F và sôi ở &0000000000000373.150000212 °F ở áp suất khí quyển mực nước biển.

Độ không tuyệt đối

Ở nhiệt độ không tuyệt đối, không thể rút được bất kỳ năng lượng nào nữa khỏi vật chất dưới dạng nhiệt, một thực tế được thể hiện trong định luật thứ ba của nhiệt động lực học. Ở nhiệt độ này, vật chất không chứa nhiệt năng vĩ mô, nhưng vẫn có năng lượng điểm không cơ lượng tử như nguyên lý bất định đã dự đoán. Điều này không đi vào định nghĩa của nhiệt độ tuyệt đối. Về mặt thực nghiệm, độ không tuyệt đối chỉ có thể được tiếp cận rất gần, nhưng không bao giờ có thể đạt được trên thực tế. Nếu có thể làm nguội một hệ thống đến độ không tuyệt đối, tất cả chuyển động cổ điển của các hạt của nó sẽ ngừng lại và chúng sẽ hoàn toàn nghỉ ngơi theo nghĩa cổ điển này. Độ không tuyệt đối, được định nghĩa là &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.0000000 K, xấp xỉ bằng &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.000000−273.15 °C, hoặc &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.000000−459.67 °F

Thang đo tuyệt đối

Đề cập đến hằng số Boltzmann, đến phân bố Maxwell – Boltzmann, và định nghĩa cơ học thống kê Boltzmann về entropy, khác với định nghĩa Gibbs,[4] cho các hạt vi mô chuyển động độc lập, không tính đến thế năng giữa các hạt, theo thỏa thuận quốc tế, nhiệt độ thang đo được xác định và được cho là tuyệt đối vì nó không phụ thuộc vào các đặc tính của các chất và cơ chế nhiệt kế cụ thể. Ngoài độ không tuyệt đối, nó không có nhiệt độ tham chiếu. Nó được gọi là thang đo Kelvin, được sử dụng rộng rãi trong khoa học và công nghệ. Kelvin (từ được viết bằng chữ thường k) là đơn vị nhiệt độ trong Hệ đơn vị quốc tế (SI). Nhiệt độ của một vật ở trạng thái cân bằng nhiệt động học luôn luôn dương, so với độ không tuyệt đối.

Bên cạnh thang đo Kelvin đã được quốc tế thống nhất, còn có một thang đo nhiệt độ nhiệt động lực học, do Kelvin phát minh, cũng với số 0 của nó ở nhiệt độ không tuyệt đối, nhưng liên quan trực tiếp đến các khái niệm nhiệt động lực học vĩ mô thuần túy, bao gồm entropy vĩ mô, mặc dù về mặt kính hiển vi có thể coi là định nghĩa cơ học thống kê Gibbs về entropy cho tập hợp chính tắc, có tính đến thế năng giữa các hạt, cũng như chuyển động của các hạt độc lập, để nó có thể tính đến các phép đo nhiệt độ gần độ không tuyệt đối.[4] Thang đo này có nhiệt độ chuẩn tại điểm ba trạng thái của nước, giá trị số của nhiệt độ này được xác định bằng các phép đo sử dụng thang đo Kelvin đã được quốc tế thống nhất nói trên.

Thang Kelvin quốc tế

Nhiều phép đo khoa học sử dụng thang nhiệt độ Kelvin (ký hiệu đơn vị: K), được đặt tên để vinh danh nhà vật lý đầu tiên đã định nghĩa nó. Đây là một thang đo tuyệt đối. Điểm 0 bằng số của nó, &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.0000000 K, ở nhiệt độ không tuyệt đối. Kể từ tháng 5 năm 2019, mức độ của nó đã được xác định thông qua lý thuyết động học hạt và cơ học thống kê. Trong Hệ đơn vị quốc tế (SI), độ lớn của kelvin được xác định thông qua các phép đo thực nghiệm khác nhau về năng lượng động học trung bình của các hạt vi mô. Nó được đánh giá bằng số theo hằng số Boltzmann, giá trị của hằng số này được xác định là cố định theo quy ước quốc tế.[5][6]

Thang đo nhiệt độ cơ học thống kê so với nhiệt độ động lực học

Kể từ tháng 5 năm 2019, độ lớn của kelvin được xác định liên quan đến các hiện tượng vi mô, được đặc trưng theo cơ học thống kê. Trước đó, kể từ năm 1954, Hệ thống Đơn vị Quốc tế đã xác định thang đo và đơn vị cho kelvin là nhiệt độ nhiệt động lực học, bằng cách sử dụng nhiệt độ tái lập đáng tin cậy của điểm ba của nước làm điểm chuẩn thứ hai, điểm chuẩn đầu tiên là &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.0000000 K ở độ không tuyệt đối.

Trong lịch sử, nhiệt độ ba điểm của nước được xác định bằng 273,16 đơn vị của gia số đo. Ngày nay nó là một đại lượng được đo lường theo kinh nghiệm. Điểm đóng băng của nước ở áp suất khí quyển mực nước biển xảy ra ở khoảng &0000000000000273.150000273.15 K = &0000000000000273.1500000 °C