TEMPERATURE

TEMPERATURETemperature, in physics, property of  systems that determines whether  they are  in  thermal equilibrium. The concept of temperature stems from the idea of measuring relative hotness and  coldness  and  from  the  observation  that  the  addition  of  heat  to  a  body  leads  to  an increase in temperature as long as no melting or boiling occurs. In the case of two bodies at different temperatures, heat will flow from the hotter to the colder until their temperatures are  identical  and  thermal  equilibrium  is  reached.  Thus,  temperatures  and  heat,  although interrelated, refer to different concepts, temperature being a property of a body and heat being an energy flow to or from a body by virtue of a temperature difference.

TEMPERATURETemperature changes have  to  be  measured  in  terms  of  other  property  changes  of  a substance.  Thus,  the  conventional  mercury  thermometer  measures  the  expansion  of  a mercury column in a glass capillary, the change in length of the column being related to the temperature change. If heat is added to an ideal gas contained in a constant-volume vessel, the pressure increases, and the temperature change can be determined from the pressure change by Gay-Lussac's law, provided the temperature is expressed on the absolute scale.

TEMPERATURE SCALESOne of the earliest temperature  scales  was  that  devised  by  the  German  physicist  Gabriel Daniel  Fahrenheit. According  to  this  scale,  at  standard atmospheric pressure,  the  freezing point (and melting point of  ice)  is 32° F, and the boiling point  is 212° F. The centigrade, or Celsius  scale,  invented  by  the  Swedish  astronomer  Anders  Celsius,  and  used  throughout most of  the world, assigns a value of 0° C  to  the  freezing point and 100° C  to  the boiling point. In scientific work, the absolute or Kelvin scale, invented by the British mathematician and physicist William Thomson, 1st Baron Kelvin, is most widely used. In this scale, absolute zero  is  at  -273.15°C,  which  is  zero  K,  and  the  degree  intervals  are  identical  to  those measured  on  the  Celsius  scale  (see Absolute  Zero).  The  corresponding  “absolute Fahrenheit”  or  Rankine  scale,  devised  by  the  British  engineer  and  physicist William  J. M. Rankine, places absolute zero at 0°R, which is -459.67°F, and the freezing point at 491.67°R. A more consistent  scientific  temperature scale, based on  the Kelvin scale, was adopted  in 1933.

EFFECTS OF TEMPERATURETemperature plays an important  part  in  determining  the  conditions  in which  living matter can exist. Thus, birds and mammals demand a very narrow range of body temperatures for survival and must be protected against extreme heat or COLD. Aquatic species can exist only within a narrow temperature range of the water, which differs for various species. Thus, for example, the increase in temperature of river water by only a few degrees as a result of heat discharged from power plants may kill most of the native fish. 

EFFECTS OF TEMPERATURETemperature plays an important  part  in  determining  the  conditions  in which  living matter can exist. Thus, birds and mammals demand a very narrow range of body temperatures for survival and must be protected against extreme heat or COLD. Aquatic species can exist only within a narrow temperature range of the water, which differs for various species. Thus, for example, the increase in temperature of river water by only a few degrees as a result of heat discharged from power plants may kill most of the native fish. 

EFFECTS OF TEMPERATUREThe properties of all materials are also markedly affected by temperature changes. At arctic temperatures, for example, steel becomes very brittle and breaks easily, and liquids either solidify or become very viscous, offering high frictional resistance to flow. At temperatures near  absolute  zero,  many  materials  exhibit  strikingly  different  characteristics.  At  high temperatures, solid materials  liquefy or become gaseous; chemical compounds may break up into their constituents.

EFFECTS OF TEMPERATUREThe temperature of the  atmosphere  is  greatly  influenced  by  both  the  land  and  the  sea areas. In January, for example, the great landmasses of the northern hemisphere are much colder  than  the oceans  at  the  same  latitude,  and  in  July  the  situation  is  reversed. At  low elevations the air temperature is also determined largely by the surface temperature of the earth. The periodic temperature changes are due mainly to the sun's radiant heating of the land areas of the earth, which  in turn convect heat to the overlying air. As a result of  this phenomenon, the temperature decreases with altitude, from a standard reference value of 15.5° C (60° F) at sea level (in temperate latitudes), to about -55° C (about -67° F) at about 11,000 m  (about 36,000 ft). Above  this altitude,  the  temperature  remains nearly constant up to about 33,500 m (about 110,000 ft)

EFFECTS OF TEMPERATUREThe temperature of the  atmosphere  is  greatly  influenced  by  both  the  land  and  the  sea areas. In January, for example, the great landmasses of the northern hemisphere are much colder  than  the oceans  at  the  same  latitude,  and  in  July  the  situation  is  reversed. At  low elevations the air temperature is also determined largely by the surface temperature of the earth. The periodic temperature changes are due mainly to the sun's radiant heating of the land areas of the earth, which  in turn convect heat to the overlying air. As a result of  this phenomenon, the temperature decreases with altitude, from a standard reference value of 15.5° C (60° F) at sea level (in temperate latitudes), to about -55° C (about -67° F) at about 11,000 m  (about 36,000 ft). Above  this altitude,  the  temperature  remains nearly constant up to about 33,500 m (about 110,000 ft)