Lämpötilan (t) SI-yksikkö on kelvin (K).

Lämpötila kuvaa hiukkasten keskimääräistä nopeutta ja liike-energiaa. Sen
suuruutta mitataan yleensä Celsius- tai Kelvinasteikolla. Celsiusasteikko
perustuu veden sulamis- ja kiehumispisteisiin (0^oC ja 100^oC). Kelvinasteikon
nollakohta on ns. absoluuttinen nollapiste, jossa kaikki lämpöliike lakkaa.
Kelvinasteikon lukuarvot ovat 273 astetta suurempia kuin Celsiusasteikon.

K + 273 → ^oC ^oC -273  → K

Lämpötilan mittaaminen perustuu mitattavan kohteen ja lämpömittarin
lämpötilaeron tasaantumiseen. Lämpömittari voi perustua nesteen tai kiinteän
aineen laajenemiseen (nestelämpömittarit ja kaksoismetal-liliuskat) lämpösäteilyn
tai sähkönjohtavuuden määrittämiseen. Kaksoismetalliliuskassa on liitetty yhteen
metallit, joiden lämpölaajenemiskertoimet poikkeavat toisistaan niin paljon, että
liuska taipuu kuumennettaessa ja jäähdytettäessä selvästi (esim. termostaatit
ja saunalämpömittarit).

  

Lämpölaajeneminen

Aineen tilavuus yleensä kasvaa lämpötilan noustessa, koska hiukkasten liike-energian
lisääntyy. (Veden tiheys suurin +4 ^oC:ssa.) Tilavuuden muutoksen suuruuteen
vaikuttavat aineen alkuperäinen tilavuus, lämpötilan muutos sekä aineen ominaisuudet.

 

Lämpöenergia

Energian (E) yksikkö on joule (J).

Lämpöenergia siirtyy aina korkeammasta lämpötilasta matalampaan eli lämpötilaerot
tasoittuvat.

Energia liittyy mm. liikkeeseen, lämpötilaan, sähköilmiöihin, magnetismiin, ääneen,
valoon, olomuotojen muutoksiin, kemiallisiin reaktioihin, ydinreaktioihin, elintoimintoihin
ja teolliseen tuotantoon.

 

Energian säilymislaki: energia voi siirtyä, muuttaa muotoaan, mutta sen kokonaismäärä säilyy.

  

Lämpöenergian varastoituminen

 Kappaleen luovuttaman ja vastaanottaman energian määrä riippuu aineen määrästä
(massa), lämpötilan muutoksen suuruudesta sekä aineen ominaisuuksista
(ominaislämpökapasiteetti).

  

Ominaislämpökapasiteetti kuvaa aineelle ominaista kykyä sitoa ja luovuttaa energiaa.
(Se ilmaisee, kuinka paljon energiaa tarvitaan (vapautuu), kun 1 kg ainetta lämpenee
(jäähtyy) yhden asteen.) Esim. metalleilla arvot ovat pieniä, jolloin lämpötila nousee useita
asteita pienellä energiamäärällä. Vedellä arvo on suuri, joten se voi sitoa massaansa nähden
suuria energiamääriä (lämmitysjärjestelmät, meri-ilmasto, maapallon pienet lämpötilaerot).

 

Lämpöenergian siirtyminen

 

Lämpöenergian siirtymistavat ovat johtuminen, kuljetus ja säteily. KUUMA → KYLMÄ

 

Johtumisessa lämpöenergia siirtyy yleensä kiinteässä aineessa, mutta ainetta ei siirry.
Siirtyvän energian määrä riippuu lämpötilaerosta. Lämmön johteissa lämpöenergia siirtyy
helposti eteenpäin esim. metallit. Lämmön eristeissä lämpöenergia etenee huonosti
esim. styroksi, lasi, puu, paikallaan pysyvä ilma. Paras eriste olisi tyhjiö.

 

Kuljetuksessa lämpöenergia siirtyy tavallisesti nesteen tai kaasun mukana aineen liikkuessa.
Siirtyvän lämpöenergian määrään vaikuttavat virtaavan aineen määrä (massa) ja kyky sitoa
energiaa (ominaislämpökapasiteetti) sekä lämpötila. Esim. kaukolämpö, keskuslämmitys, Golf-virta.

 

Säteily tapahtuu ilman väliainetta. Kaikki kappaleet lähettävät lämpösäteilyä, jonka
energiamäärä riippuu kappaleen lämpötilasta. Esim. Maa ottaa vastaan ja heijastaa
Auringosta tulevaa lämpösäteilyä.

 

Olomuodon muutokset

Aineen olomuodot: kiinteä (s), neste (l), kaasu (g) (ja plasma).

Energiaa tarvitsevat prosessit: sulaminen (s->l), höyrystyminen (l->g) ja sublimoituminen (s->g).

Energiaa vapauttavat prosessit: jähmettyminen (l->s), tiivistyminen (g->l) ja härmistyminen (g->s).

 

Sulamispisteessä aine sulaa tai jähmettyy ja kiehumispisteessä höyrystyy tai tiivistyy.

Olomuodon muuttuessa aineen lämpötila EI muutu, vaikka energiaa sitoutuu / vapautuu.

KIINTEÄ sulamispiste NESTE kiehumispiste KAASU

Aine voi muuttua kaasuksi höyrystymällä tai haihtumalla. Haihtumista tapahtuu aineen pinnasta
lähes kaikissa lämpötiloissa. Höyrystyminen tapahtuu aineelle ominaisessa kiehumispisteessä
nesteen sisällä.

 

Ominaissulamislämpö ilmoittaa energian, joka tarvitaan (vapautuu), kun 1 kg ainetta sulaa (jähmettyy).

Ominaishöyrystymislämpö ilmoittaa energian, joka tarvitaan (vapautuu), kun 1 kg ainetta höyrystyy (tiivistyy).