Температу́ра (от лат. temperatura – соразмерность, нормальное состояние), скалярная физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы; мера средней кинетической энергии теплового движения частиц системы. Температура – величина неаддитивная. Измеряется различными термометрами.

Температура определяет направление теплообмена между телами. При тепловом контакте тело с бо́льшей температурой отдаёт энергию телу с меньшей температурой. Переход энергии от одного тела к другому продолжается до тех пор, пока не наступит состояние термодинамического равновесия, в котором тела будут иметь одинаковую температуру. Теплообмен между телами, имеющими одинаковую температуру, не происходит.

Средняя кинетическая энергия <ℰ> теплового хаотического поступательного движения частиц (молекул, атомов, ионов) всех тел, находящихся в состоянии термодинамического равновесия друг с другом, оказывается одинаковой и не зависит от характеристик самих частиц. Поэтому величина <ℰ> считается мерой т. н. абсолютной (термодинамической) температуры, отсчитываемой от абсолютного нуля. Термодинамическая температура пропорциональна средней кинетической энергии теплового поступательного движения частиц и определяется соотношением T = (²/₃k)<ℰ>, где k = 1,38·10^–23 Дж/К – постоянная Больцмана. Под средним значением кинетической энергии понимают либо среднее значение энергии разных частиц в один и тот же момент времени, либо среднее значение энергии одной и той же частицы в разные моменты времени (оба определения эквивалентны). Единица измерения термодинамической температуры в Международной системе единиц СИ (SI) – кельвин.

В более общем случае термодинамическая температура определяется как частная производная при постоянном объёме V внутренней энергии U системы по её энтропии S: T = (∂U/∂S)_V. Это определение является естественным следствием закона возрастания энтропии и достижения системой максимума энтропии в состоянии термодинамического равновесия. Термодинамическая температура определяет распределение образующих систему частиц по уровням энергии (статистика Больцмана) и распределение частиц по скоростям (распределение Максвелла), степень ионизации вещества (формула Саха), спектральную плотность равновесного электромагнитного излучения (закон излучения Планка) и др.

Поскольку кинетическая энергия всегда положительна, то и абсолютная температура по определению может принимать только положительные значения. При абсолютном нуле температуры в теле полностью прекращается тепловое движение и остаются только нулевые колебания частиц. В соответствии с третьим началом термодинамики понизить температуру тела до абсолютного нуля невозможно, но можно приблизиться к нему сколь угодно близко. Верхнего предела температуры не существует.

Понятие температуры применимо не только к телам, состоящим из атомов, молекул и ионов, но и к электронному газу, электромагнитному излучению (например, тепловое излучение) и т. д. Так, температура реликтового излучения, заполняющего всё пространство Вселенной, составляет около 2,7 К. Это означает, что любое изолированное тело, удалённое от звёзд и планет, не может иметь температуру ниже 2,7 К.

Диапазон температур, наблюдаемых в природе, чрезвычайно широк. Термоядерные реакции, являющиеся источником энергии звёзд (и, следовательно, основным источником энергии во Вселенной), идут при температуре около 10⁷–10⁸ К; температура в недрах нейтронных звёзд достигает 10¹¹ К. Температура на поверхности Солнца – около 5800 К, на поверхности Венеры – около 750 К, на поверхности Плутона – около 50 К, температура межзвёздного пространства – около 2,7 К. При создаваемых в лабораториях низких температурах вещества обнаруживают уникальные свойства (сверхтекучесть, сверхпроводимость, эффект де Хааза – ван Альвена). Самые низкие температуры, достигнутые в научных лабораториях, составляют около 10^–7 К.

Наряду с применяемой в физике термодинамической шкалой Кельвина, на практике широко используют другие температурные шкалы. Наиболее распространены в быту шкала Цельсия и шкала Фаренгейта. Эти шкалы используются, например, в метеорологии. Самая низкая температура, зарегистрированная на поверхности Земли, составляет около –89 °С (на станции «Восток» в Антарктиде), самая высокая – около +58 °С (в Ливии).

Хотя понятие температуры строго применимо только к системам в состоянии термодинамического равновесия, им можно пользоваться и в случаях, когда полного термодинамического равновесия нет. Так, можно говорить о неравномерно нагретых телах, разные точки которых имеют разные температуры, медленно изменяющиеся со временем. При этом имеют в виду температуры малых, но макроскопических областей неравновесной системы, которые находятся практически в равновесном состоянии. Система же в целом при этом в состоянии термодинамического равновесия не находится – происходит медленный процесс выравнивания температур различных её частей.

Существуют также системы, состояние которых можно характеризовать несколькими не равными друг другу температурами. Например, в плазме, состоящей из лёгких и тяжёлых заряженных частиц (электронов и ионов), энергия при столкновениях эффективно передаётся от лёгких частиц к лёгким и от тяжёлых частиц к тяжёлым. Но обмен энергией между этими двумя подсистемами происходит очень медленно. В таком случае можно говорить о не совпадающих между собой электронной температуре и ионной температуре.