Якщо привести в зіткнення два тіла з різним ступенем «нагретости», то молекули цих тіл, стикаючись між собою, будуть передавати один одному енергію. При цьому тіло, яке втрачає енергію, називають більш нагрітим, а тіло якого переходить енергія - менш нагрітих. З досвіду відомо, що макроскопічний (сумарний) перехід енергії триває до тих пір, поки не встановиться макроскопическое теплова рівновага між цими тілами. В такому стані макроскопічного переходу енергії від одного тіла до іншого не буде, хоча на мікроскопічному рівні молекули будуть обмінюватися енергією.
Для характеристики ступеня нагретости тел служить поняття температури. Можливість порівнювати температуру різних тел фізичним приладом (термометром) заснована на наступному дослідному положенні: якщо тіло А знаходиться в тепловій рівновазі з тілами В і С. то тіла В і С знаходяться також в тепловій рівновазі між собою. З цього положення випливає, що для порівняння температури різних тел досить вибрати одне з цих тіл, яке називається термометричною тілом.
Вельми важливо відзначити, що вибір термометрического тіла не є довільним. Його вибирають таким, щоб фізична величина, що характеризує стан цього тіла, залежала від температури. При цьому фізична величина, очевидно, повинна бути: 1) безперервної; 2) монотонної, тобто не мати різних значень при одній і тій же температурі; 3) точно вимірюваної простим і зручним способом; 4) точно відтворюється; 5) мати якомога більшу прирощення при зміні температури на один градус (висока чутливість); 6) незалежної від впливу інших факторів, крім температури. Величина, яка задовольнить переліченим умовам, називається термометрической величиною.
Взагалі кажучи, немає жодної фізичної величини, яка в повній мірі задовольняла перерахованим вимогам у всьому інтервалі вимірюваних температур. Більшою чи меншою мірою цим умовам задовольняють наступні фізичні величини залежать від температури: тиск ідеальних газів при постійному об'ємі, обсяг деяких рідин при постійному тиску, опір металів, провідність напівпровідників, термоелектрорушійна сила контактних з'єднань металів, інтенсивність електромагнітного випромінювання тіл і інші.
Нехай вибір термометрической величини х зроблений, тобто температура є функцією тільки х. .
Насправді, обрана Термометрична величина х залежить, в загальному випадку, і від інших параметрів, які при вимірах температури повинні, очевидно, підтримуватися постійними. Наприклад, тиск Р ідеального газу залежить від температури t і обсягу V. але згідно з умовою 6 тиск Р газу може бути оголошено термометрической величиною, якщо обсяг газу в досвіді V = const.
Функцію, яка має закономірне співвідношення між температурою і показанням термометра називають рівнянням термометра.
Очевидно, що для досвідченого визначення виду функції f (х) вже до досвіду необхідно вміти вимірювати температуру, так як для цього треба знати значення термометрической величини х. відповідні ряду послідовних температур. Тому вид функціональної залежності між температурою і термометрической величиною спочатку можна вибрати лише довільно. Простоти заради її вибирають лінійної, т. Е. Вважають
де а і b - постійні. Постійна а визначається вибором одиниці виміру температури.
Вибравши термометрична тіло і Термометрична величину, а також визначивши рівняння термометра. встановимо одиницю виміру температури - градус. Для цього візьмемо на осі температур дві довільні, але легко відтворювані на досвіді точки, які назвемо реперними: за першу візьмемо температуру рівноваги між двома фазами (твердої і рідкої) води при атмосферному тиску, за другу - температуру рівноваги окропу з її парою також при тому ж атмосферному тиску. Першою реперною точці приписують довільне числове значення t1 (в шкалах Цельсія і Реомюра t1 = 0. а Фаренгейта t1 = 32). Другий реперною точці приписують довільне число t2 (в шкалах Цельсія t2 = 100. Реомюра t2 = 80 і Фаренгейта t2 = 212). Очевидно, дві реперні точки визначають дві постійні а й b в (1.6.1).
Покладемо в рівнянні (1.6.1) t = t1 і t = t2. В результаті матимемо
де х1. х2 - виміряні в досвіді значення термометрической величини в реперних точках t1 і t2.
Підставами (1.6.3) в (1.6.1). тоді
Віднімемо з (1.6.4) вираз (1.6.5). В результаті