温度
wēn dù
温度是衡量物质内部粒子平均动能的量，用摄氏度、华氏度或开尔文来读数。
Definition
温度通过测量物质内部粒子的平均动能，来告诉你某物有多热或多冷：粒子平均运动得越快，读数就越高。它以摄氏度、华氏度或开尔文表示，并决定了热量流动的方向，因为热量总是从高温流向低温，直到两个物体达到相同的数值。严格地说，温度是决定热平衡的量：热力学第零定律指出，两个接触的系统一旦温度相等，就不再有净热量的交换。在气体分子运动论中，每个分子的平均平动动能为 $\langle K \rangle = \tfrac{3}{2}kT$，其中玻尔兹曼常数 $k = 1.38 \times 10^{-23}\ \text{J/K}$，$T$ 以开尔文为单位；从热力学角度看，$1/T = \partial S/\partial U$，这正是每一条气体定律和效率公式都要求使用绝对温度的原因。
Example
水在 $0^\circ\text{C}$ 结冰，在 $100^\circ\text{C}$ 沸腾，一个舒适的房间温度约为 $20^\circ\text{C}$，人体体温约为 $37^\circ\text{C}$。把 $25^\circ\text{C}$ 换算成华氏度，得 $F = 1.8 \times 25 + 32 = 77^\circ\text{F}$，换算成开尔文得 $K = 25 + 273.15 = 298.15\ \text{K}$。在室温 $T = 293\ \text{K}$ 时，一个气体分子的平均动能约为 $1.5 \times 1.38 \times 10^{-23} \times 293 \approx 6.1 \times 10^{-21}\ \text{J}$，对于一个氮分子（$m = 4.65 \times 10^{-26}\ \text{kg}$）而言，这对应的均方根速率约为 $\sqrt{2K/m} \approx 511\ \text{m/s}$，比声速还快。
Key Insight
温度计测量的不是某物含有多少热：一根小小的火柴的火焰和一堆巨大的篝火可以显示相同的温度，尽管篝火所含的热能要多得多，因为温度是一种平均值，而不是总量，所以往锅里加倍的水并不会改变它的温度，却会使它所含的热能翻倍。把摄氏读数从 $10^\circ\text{C}$ 提高到 $20^\circ\text{C}$ 也不会让粒子的能量翻倍；只有把开尔文数值从 $283\ \text{K}$ 翻倍到 $566\ \text{K}$ 才能做到这一点，因为摄氏零度是任意选定的，而开尔文零度不是。