Nhiệt độ và thang Kelvin

Khi hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc nhau, năng lượng tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Quá trình tiếp tục cho đến khi nhiệt độ hai vật bằng nhau. Khi đó, hai vật ở trạng thái cân bằng nhiệt và không còn sự truyền nhiệt thuần giữa chúng. Không thể căn cứ vào nội năng lớn hay nhỏ để kết luận chiều truyền nhiệt. Một chậu nước ấm có thể có nội năng lớn hơn một cốc nước nóng vì chứa nhiều nước hơn, nhưng khi tiếp xúc, nhiệt vẫn truyền từ cốc có nhiệt độ cao hơn sang chậu có nhiệt độ thấp hơn.

Thang Celsius dùng hai mốc quen thuộc của nước tinh khiết ở áp suất tiêu chuẩn: nước đóng băng ở $0\,^\circ$C và sôi ở $100\,^\circ$C. Thang Kelvin bắt đầu từ độ không tuyệt đối, là nhiệt độ thấp nhất theo mô hình nhiệt động lực học. Quan hệ giữa hai thang là: $$T\ (\mathrm K)=t\ ({}^\circ\mathrm C)+273{,}15.$$ | $t$ ($^\circ$C) | $T$ (K) | |---:|---:| | 0 | 273,15 | | 27 | 300,15 | | 100 | 373,15 | Trong nhiều bài tập phổ thông có thể lấy gần đúng 273 nếu đề cho phép. Mỗi độ chia 1 K có độ lớn bằng 1 $^\circ$C, vì vậy độ tăng 40 $^\circ$C cũng là độ tăng 40 K. Chỉ cộng 273 khi đổi **giá trị nhiệt độ**, không cộng vào độ chênh nhiệt độ. Đơn vị kelvin viết là K, không có dấu độ.

Nhiệt kế hoạt động dựa trên một tính chất vật lí thay đổi theo nhiệt độ, chẳng hạn độ dài cột chất lỏng, điện trở của cảm biến hoặc hiệu điện thế của cặp nhiệt điện. Khi đo, cần chọn nhiệt kế có giới hạn đo phù hợp, đặt đầu đo đúng vị trí và chờ số chỉ ổn định. Nếu độ dài cột chất lỏng thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ, có thể hiệu chuẩn bằng hai mốc. Gọi $l_0$ và $l_{100}$ là độ dài ứng với $0\,^\circ$C và $100\,^\circ$C. Khi cột chất lỏng dài $l$: $$t=100\frac{l-l_0}{l_{100}-l_0}\ ({}^\circ\mathrm C).$$ Ví dụ, nếu $l_0=2$ cm, $l_{100}=12$ cm và số đo là 5 cm thì $t=100(5-2)/(12-2)=30\,^\circ$C. Phải tính phần tăng thêm so với mốc 0 $^\circ$C; không lấy trực tiếp tỉ số $5/12$.