Nhiệt độ, thang nhiệt độ và nhiệt kế

Cho hai vật khác nhiệt độ tiếp xúc nhau: nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh, cho đến khi hai vật có cùng nhiệt độ. Trạng thái đó gọi là cân bằng nhiệt, và lúc đó không còn truyền nhiệt nữa.

Nhờ đó ta chỉ cần cho nhiệt kế tiếp xúc đủ lâu với vật: nhiệt kế đạt cân bằng nhiệt với vật, nên số chỉ của nhiệt kế chính là nhiệt độ của vật (với điều kiện nhiệt kế đủ nhỏ để không làm đổi nhiệt độ của vật).

Nhiệt kế dựa trên một tính chất đổi đều và đo được theo nhiệt độ:

Thang Celsius cho phép nhiệt độ âm ($-196\,^\circ\text{C}$ của nitơ lỏng).

Hệ quả:

$$T\ (\text{K}) = t\ (^\circ\text{C}) + 273 \qquad(\text{chính xác hơn: }+273{,}15)$$

• $0\ \text{K}=-273{,}15\,^\circ\text{C}$; không có nhiệt độ Kelvin âm.
• Vì độ chia hai thang bằng nhau, khoảng nhiệt độ không đổi giữa hai thang: $\Delta T=\Delta t$. Nóng lên từ $20\,^\circ\text{C}$ đến $50\,^\circ\text{C}$ là $\Delta t=30\,^\circ\text{C}=\Delta T=30\ \text{K}$. Tuyệt đối không cộng 273 khi đổi khoảng.
• Phần Khí lí tưởng sau này dùng kelvin trong mọi phương trình. Phần nhiệt (nhiệt lượng $Q=mc\Delta t$) dùng hiệu nên dùng °C hay K đều được.

• Cân bằng nhiệt: hai vật tiếp xúc có cùng nhiệt độ thì ngừng truyền nhiệt; nhiệt kế đo bằng cách cân bằng nhiệt với vật.
• Celsius: $0\,^\circ\text{C}$ nước đá tan, $100\,^\circ\text{C}$ nước sôi, chia 100 phần.
• Kelvin: $0\ \text{K}$ độ không tuyệt đối; $T=t+273$ (hay $+273{,}15$).
• $\Delta T=\Delta t$.
• Nhiệt kế tuyến tính: nội suy theo hai mốc.