Наши представления о температуре связаны в первую очередь с ощущениями тепла и холода
, что, конечно, недостаточно для ее измерения, но вполне достаточно для установления следующего факта: если два тела привести в тепловой контакт, например, опустить в холодную воду горячий металлический шарик, то со временем их температуры станут одинаковыми. Тел может быть и не два, а сколько угодно, все равно установится тепловое равновесие. Таким образом, в изолированной системе, независимо от ее начального состояния, со временем устанавливается тепловое равновесие. Этот вывод называют нулевым или общим началом термодинамики.
Длину тела или его массу можно измерить непосредственно, сравнивая эти величины с выбранной единицей длины или массы. Чтобы измерить температуру, надо воспользоваться каким-то другим, непосредственно измеряемым свойством тела, зависящим от температуры, и нулевым началом термодинамики, т. е. привести тело, температуру которого мы измеряем, в тепловое равновесие с термометрическим телом, телом, используемым для измерения температуры. При изменении температуры тела изменяются его длина и объем, характер и интенсивность излучения, электрические свойства, но исторически первым использовалось расширение тел при нагревании. Этот способ наиболее распространен и сейчас.
Первый термометр, точнее термоскоп, изготовил Галилей. Прибор его представлял собой стеклянную колбу размером с куриное яйцо, горлышком колбы служила тонкая длинная трубка, открытый конец которой опускали в сосуд с водой. Вода при этом частично заполняла трубку. При нагревании колбы воздух, расширяясь, вытеснял часть воды из трубки, при охлаждении воздух сжимался и вода поднималась по трубке. Это был еще не измерительный прибор, не термометр, но вполне надежный индикатор температуры, позволявший сравнивать температуру тела если и не с определенной выбранной единицей, которой еще не было, то, по крайней мере, с температурой другого тела. Этот опыт Галилея относится к 1597 г., а первые практически пригодные термометры начал изготавливать немецкий ученый Фаренгейт сто с липшим лет спустя, используя в качестве термометрического тела спирт, а несколько позже — ртуть; в качестве опорных точек для своей шкалы он взял точки замерзания и кипения воды, приписав первой из них 32 °F, а второй 212 °F. Эти же точки используются и в более удобной шкале Цельсия (1742 г.). Весь интервал между этими точками Цельсий разделил на 100 градусов, приписав точке кипения воды 0°, а точке замерзания 100°. Шкалой этой мы пользуемся и сегодня, но в перевернутом виде.
Появление возможности измерять температуру тел дало резкий толчок изучению тепловых явлений, от наблюдений и качественных опытов перешли к их количественному исследованию.