Temperatura chimica

In termini quotidiani, la temperatura è una misura della "caldo" o della "freddezza" di una sostanza. Più tecnicamente, la temperatura indica la direzione in cui l'energia scorre (come il calore) quando due oggetti sono in contatto termico: l'energia scorre come calore da una regione ad alta temperatura a una regione a bassa temperatura. In altre parole, la temperatura è semplicemente un indicatore della direzione prevista del flusso di energia come il calore.

La temperatura non è calore. Il calore è energia in transizione; la temperatura è il segno della direzione prevista di quella transizione. Una grande quantità di energia può fluire come calore da una regione all'altra anche se la differenza di temperatura tra le regioni è minima.

La temperatura non è energia. Un blocco di metallo molto grande e freddo avrà una temperatura bassa ma può contenere una quantità molto grande di energia. Un piccolo blocco dello stesso materiale avente la stessa temperatura conterrà meno energia. Questa distinzione si esprime dicendo che la temperatura è una proprietà intensa, una proprietà indipendente dalla dimensione del campione; mentre il contenuto energetico è una proprietà estesa, una proprietà che dipende dalla dimensione del campione. Quindi un campione prelevato da un serbatoio di acqua calda avrà la stessa temperatura indipendentemente dalla dimensione del campione, ma il contenuto energetico (più formalmente, l'energia interna) di un grande campione è maggiore di quello di un piccolo campione.

A livello molecolare, la temperatura di un sistema indica la distribuzione di "popolazioni" di livelli energetici all'interno del sistema: maggiore è la temperatura, maggiore è la percentuale di molecole in uno stato di alta energia. Se il numero di molecole in due stati di energia, separati da una differenza di energia Δ E, sono N superiore e N inferiori, allora la temperatura è

T = (ΔE / k) ln (N inferiore / N superiore) (1)