Lämpötilan (T) perusyksikkö on kelvin (K). Toinen yleisesti käytetty yksikkö on celsiusaste (°C).
Alin mahdollinen lämpötila on 0 K eli –273,15 °C. Lämpötilan muutokset ovat yhtä suuria kelvineissä ja celsiusasteissa mitattuna, joten 0 °C = 273,15 K.
Lämpötilaerot pyrkivät luonnostaan tasoittumaan siten, että kuumasta siirtyy lämpöenergiaa eli lämpöä kylmään.
Lämpöä voi siirtyä johtumalla, kulkeutumalla tai säteilemällä.
Lämpölaajeneminen
Useimpien aineiden tilavuus muuttuu lämpötilan muuttuessa. Kiinteiden pitkien kappaleiden yhteydessä puhutaan pituuden lämpölaajenemisesta. Nesteiden yhteydessä kyseessä on tilavuuden lämpölaajeneminen.
Lämpölaajenevan [[$ l_0 $]]-pituisen kappaleen uusi pituus [[$ l $]] lasketaan kaavalla [[$ l=l_0+l_0 \alpha\Delta T $]], jossa [[$ \alpha $]] on pituuden lämpölaajenemiskerroin ja [[$ \Delta T $]] lämpötilan muutos.
Tilavuuden muutos on samaa muotoa kuin pituuden lämpölaajeneminen. Kappaleen, jonka alkutilavuus on [[$V_0$]], uusi tilavuus on [[$V=V_0+V_0\gamma \Delta T$]], missä [[$\gamma$]] on tilavuuden lämpölaajenemiskerroin.
Termodynaamiset systeemit
Lämpöopissa tarkastellaan erilaisia systeemejä sekä niiden tilanmuutoksia. Systeemiä voidaan pitää eristettynä, suljettuna tai avoimena.
Eristetyn systeemin ja ympäristön välillä ei siirry energiaa eikä ainetta.
Suljetun systeemin ja ympäristön välillä voi siirtyä energiaa mutta ei ainetta.
Avoimen systeemin ja ympäristön välillä voi siirtyä sekä energiaa että ainetta.
Makro- ja mikrotaso
Termodynamiikan mallit kuvaavat systeemejä makroskooppisella tasolla eli aistein havaittavina kokonaisuuksina.
Makroskooppiset ominaisuudet syntyvät mikroskooppisen tason (aineen rakenneosien) ominaisuuksien kautta.
Kappaleen lämpötila on sitä korkeampi, mitä nopeampaa sen rakenneosien (atomien tai molekyylien) lämpöliike on.
Lämpölaajeneminen perustuu lämpöliikkeen voimistumiseen, jolloin aineen rakenneosat tarvitsevat enemmän tilaa ympärilleen lämpötilan noustessa.
