θερμοκρασία

Η έννοια της θ. αποτελεί την ποσοτική έκφραση της αίσθησης του θερμού ή του ψυχρού που έχουμε όταν αγγίζουμε ένα σώμα. Για να εξαλείψουμε τις αναπόφευκτες ασάφειες που οφείλονται στην υποκειμενικότητα των αισθήσεων, παίρνουμε ως βάση για τη μέτρηση της θ. ένα φαινόμενο που εξαρτάται κατά απλό τρόπο από τις μεταβολές της. Φαινόμενα αυτού του τύπου είναι η αύξηση του όγκου των σωμάτων με τη θέρμανση και το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο. Είναι γνωστό από την κοινή πείρα ότι αν ένα θερμό και ένα ψυχρό σώμα εφάπτονται, το ψυχρό σώμα θερμαίνεται και το θερμό ψύχεται. Το φαινόμενο εξακολουθεί ωσότου αποκατασταθεί μεταξύ των δύο σωμάτων η θερμική ισορροπία. Το ίδιο φαινόμενο εμφανίζεται όσα κι αν είναι τα σώματα που εφάπτονται. Μια τέτοια επαφή, μέσω της οποίας είναι δυνατό να ανταλλάσσεται ενέργεια αλλά να μην παράγεται έργο από το ένα σώμα πάνω στο άλλο, καλείται θερμική επαφή. Η έννοια της θερμικής επαφής και αυτή της θερμικής ισορροπίας που ακολουθεί αποβαίνουν χρησιμότατες στον ορισμό της θ. Αν θέσουμε ένα σώμα Τ σε θερμική επαφή ανάμεσα σε δύο άλλα σώματα που αρχικά δεν ήταν σε θερμική επαφή, αφήνοντάς τα κάθε φορά τόσο ώστε να αποκατασταθεί η θερμική ισορροπία μεταξύ τους, γεγονός που σημαίνει ότι τα σώματα δεν ανταλλάσσουν πλέον ενέργεια λόγω διαφοράς θ., θα διαπιστώσουμε τα εξής: από τη στιγμή που το πρώτο σώμα περιέλθει σε κατάσταση ισορροπίας με το σώμα Τ και επίσης το δεύτερο, ανεξάρτητα από το πρώτο, σε κατάσταση ισορροπίας με το Τ, τότε τα δύο σώματα θα βρίσκονται σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας μεταξύ τους. Ίσως η παραπάνω πρόταση να φαίνεται προφανής, αλλά είναι πολύ σημαντική. Αναφέρεται και ως μηδενικός νόμος της θερμοδυναμικής. Με βάση αυτή μπορούμε να ορίσουμε ότι αν δύο σώματα είναι σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας, τότε έχουν την ίδια θ. Από μακροσκοπική άποψη, η θ. παρουσιάζεται ως μέγεθος που συνδέεται με τις θερμικές συνθήκες του σώματος, χωρίς να υπονοείται μια καθορισμένη παραχώρηση θερμότητας. Η κινητική θεωρία επιτρέπει να ερμηνεύσουμε τη θ. από μικροσκοπική άποψη. Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή η θ. μπορεί να ερμηνευτεί ως ένα μέγεθος που εκφράζει τη μέση κινητική ενέργεια που αντιστοιχεί στην κίνηση των μορίων του συστήματος. Η θ. λοιπόν είναι ένα από τα μεγέθη που εκφράζουν την κατάσταση του εξεταζόμενου συστήματος και είναι τελείως καθορισμένη από αυτό: είναι συνεπώς μια συνάρτηση κατάστασης. θερμομετρικές κλίμακες.Η μέτρηση της θ. επιτελείται συνήθως με αναφορά σε κατά συνθήκη αυθαίρετες κλίμακες, στις οποίες ένα δεδομένο διάστημα θ., για παράδειγμα αυτό που περιλαμβάνεται μεταξύ του σημείου πήξης του ύδατος και του σημείου βρασμού του ύδατος σε πίεση 760 χιλιοστών στήλης υδραργύρου, υποδιαιρείται σε έναν ορισμένο αριθμό βαθμών. Η κλίμακα που επιτυγχάνεται έτσι επεκτείνεται μετά στις κατώτερες και ανώτερες θ. Στις κλίμακες του Κελσίου η θ. πήξης του ύδατος θεωρείται ως το μηδέν της θερμομετρικής κλίμακας, ενώ στην κλίμακα Φαρενάιτ το σημείο αυτό αντιστοιχεί στους 32°. Η θ. βρασμού του ύδατος αντιστοιχεί σε 100°στην κλίμακα Κελσίου και 212° στην κλίμακα Φαρενάιτ. Το διάστημα μεταξύ αυτών των δύο θ. αναφοράς υποδιαιρείται συνεπώς σε 100 μέρη στην κλίμακα Κελσίου (η οποία ονομάζεται εκατονταβάθμια) και σε 180 μέρη στην κλίμακα Φαρενάιτ. Η απόλυτη κλίμακα, ή αλλιώς κλίμακα Κέλβιν, στηρίζεται σε φυσικές βάσεις και συνεπώς δεν έχει κανένα κατά συνθήκη ή αυθαίρετο στοιχείο. Το 0° αυτής της κλίμακας ονομάζεται απόλυτο μηδέν και έχει οριστεί με βάση θερμοδυναμικούς συλλογισμούς. Υπό μία έννοια το απόλυτο μηδέν αντιστοιχεί προς τις συνθήκες υπό τις οποίες η ταχύτητα των μορίων είναι μηδενική· μηδενίζεται συνεπώς και η εσωτερική ενέργεια του σώματος, με βάση την κλασική θεωρία (κβαντομηχανικά ορίζεται ενέργεια απόλυτου μηδενός). Μια πλήρη θεωρητική δικαίωση της κλίμακας του Κέλβιν δίνει η θερμοδυναμική. Οι βαθμοί που αναφέρονται στην απόλυτη κλίμακα ονομάζονται απόλυτοι βαθμοί ή βαθμοί Κέλβιν (°Κ). ακραίες θ. Τα τελευταία χρόνια, το πεδίο των θ. που επιτυγχάνονται σε εργαστήρια ή παρατηρούνται στη φύση, έχει επεκταθεί σημαντικά. Από το ένα μέρος συνεχίστηκαν οι εργασίες που προσπαθούσαν να φτάσουν σε θ. πλησιέστερες στο απόλυτο μηδέν και έχουν επιτευχθεί θ. της τάξης του δεκάκις χιλιοστού του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν. Από την άλλη πλευρά, στα πειράματα που έγιναν για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση της σύντηξης (π.χ. στις πειραματικές εκρήξεις θερμοπυρηνικών βομβών) έφτασαν σε θ. πολλών εκατοντάδων χιλιάδων βαθμών. Η παραγωγή και η διατήρηση πολύ χαμηλών θ. επέτρεψαν τη μελέτη της ιδιαίτερης συμπεριφοράς της ύλης σε αυτές τις συνθήκες και έφεραν στην επιφάνεια φαινόμενα που έχουν πολύ μεγάλο ενδιαφέρον (υπεραγωγιμότητα, υπερρευστότητα). Πολύ υψηλές θ. παρατηρούνται στο εσωτερικό των αστέρων και στο κοσμικό αέριο, αλλά η πολύ μεγάλη αραιότητα της ύλης καθιστά αμφίβολη τη δυνατότητα εφαρμογής σε αυτό μιας έννοιας όπως είναι αυτή της θ. θ. του σώματος. Η θ. του σώματος αντιπροσωπεύει τη θερμική κατάσταση του οργανισμού. Στον άνθρωπο, ζώο ομοιόθερμο, για τη διατήρηση σταθερής θ. μεριμνά ένα σύνολο φυσιολογικών λειτουργιών. Η θ. του σώματος μετριέται με τα θερμόμετρα (στην Ελλάδα χρησιμοποιείται η εκατονταβάθμια κλίμακα Κελσίου). Στον άνθρωπο η θ., κατά μέσο όρο, είναι 37,1°C στο ορθό, 36,5°C στη μασχάλη, 36,8°C στο στόμα. Κατά τη διάρκεια του 24ώρου σημειώνονται μικρές διακυμάνσεις της θ. του σώματος, όχι μεγαλύτερες του 1°C, με ελάχιστη το πρωί και μέγιστη το βράδυ. Η αύξηση της θ. πάνω από τη μέση τιμή καλείται υπερθερμία, ενώ η ελάττωση υποθερμία. Σε παθολογικές περιπτώσεις οι διακυμάνσεις της ελάχιστης και μέγιστης θ. δεν ξεπερνούν τους 36°C (35,5°) και τους 42°C. Καλείται πυρετική η θ. που ξεπερνά τους 37°C. Η θ. του σώματος διατηρείται σχεδόν ομοιόμορφη σε όλες τις περιοχές του οργανισμού χάρη στην κυκλοφορία του αίματος· μικρές διαφορές υπάρχουν μεταξύ των εσωτερικών οργάνων όπου είναι υψηλότερη εξαιτίας εντονότερων μεταβολικών διεργασιών και των επιφανειακών οργάνων όπου είναι χαμηλότερη εξαιτίας της ταχύτερης απώλειας θερμότητας προς το περιβάλλον. Εκτός από τις μικρές διακυμάνσεις που συνδέονται με την κατάσταση ανάπαυσης του οργανισμού, παρατηρούνται και άλλες φυσιολογικές διακυμάνσεις που εξαρτώνται από την ηλικία, τη διατροφή (ιδιαίτερα εξαιτίας της άφθονης εισαγωγής θερμών ή ψυχρών ποτών), από την έντονη μυϊκή δραστηριότητα, από τη συγκινησιακή κατάσταση ή από την εμμηνορρυσία στις γυναίκες. Πολυάριθμες παθολογικές καταστάσεις μεταβάλλουν τη θ. του σώματος. Σχηματικά, την ανεβάζουν: οι λοιμώδεις καταστάσεις, διάφοροι φυσικοί παράγοντες (οι οποίοι ενίοτε χρησιμοποιούνται και για θεραπευτικούς σκοπούς), όπως οι διαθερμίες κ.ά., μερικές παθολογικές διεργασίες που δρουν απευθείας στα εγκεφαλικά κέντρα (τραύματα, όγκοι), οι μεταγγίσεις αίματος κ.ά. Μεταξύ των συνθηκών που μπορεί να προκαλέσουν υποθερμία, οι συχνότερες είναι οι καταστάσεις σοκ (αναφυλακτικό, από εγκαύματα, από μεγάλες αιμορραγίες, από μερικές οξείες δηλητηριάσεις). Σε διάφορες περιπτώσεις μπορεί να προκληθεί μεταβολή της θ. του σώματος για θεραπευτικούς σκοπούς· η ελεγχόμενη υποθερμία χρησιμοποιείται με μεγάλη επιτυχία σε μερικές χειρουργικές επεμβάσεις. θ. χρωμάτων. Η επιφανειακή θερμοκρασία ενός αστέρα που εκφράζεται ως θ. ενός μελανού σώματος (δηλαδή ιδανικού πομπού θερμικής ακτινοβολίας) του οποίου η κατανομή ενέργειας σε μία περιοχή μηκών κύματος αντιστοιχεί σε αυτή του αστέρα. Μπορεί, επομένως, να βρεθεί αυτή η θερμοκρασία αν παραβληθεί η κατανομή ενέργειας στο συνεχές φάσμα του αστέρα με την κατανομή ενός μελανού σώματος (δίνεται από το νόμο ακτινοβολίας του Πλανκ). Με την αύξηση της θ., ο αστέρας εκπέμπει υψηλότερο ποσοστό ιώδους και υπεριώδους ακτινοβολίας και η θέση (μήκους κύματος) του μέγιστου της ακτινοβολούμενης ενέργειας πάνω στην καμπύλη ενεργειακής κατανομής μετατοπίζεται ανάλογα, ενώ η βασική μορφή της καμπύλης παραμένει αμετάβλητη. Σύγκριση διαφόρων θερμομετρικών κλιμάκων. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι κλίμακες Κέλβιν και Ρανκίν ορίζονται βάσει θερμοδυναμικών συλλογισμών.

* * *

η (Α θερμοκρασία)

νεοελλ.

ο βαθμός θερμότητας ενός σώματος (α. «θετική θερμοκρασία» — η θερμοκρασία πάνω από 0 βαθμούς

β. «αρνητική θερμοκρασία» — η θερμοκρασία κάτω από 0 βαθμούς

γ. «θερμοκρασία ανθρώπου»)

αρχ.

η ανάμιξη θερμού ποτού.

[ΕΤΥΜΟΛ. < θερμ(ο)-* + -κρασία < -κρατος < κεράννυμι «αναμιγνύω» (πρβλ. α-κρασία, ευ-κρασία, συγ-κρασία). Η λ. με τη νεώτερη σημ. μαρτυρείται από το 1812 στον Κ. Κούμα].