Perché esiste un'unità SI separata per la temperatura?

Question

Supponendo che i seguenti fatti siano corretti:

• Sono disponibili 7 unità SI: massa (kg), lunghezza (m), tempo (s), corrente (A), temperatura (K), intensità luminosa (cd), quantità di sostanza (mol).
• L'energia termica non è essenzialmente altro che energia cinetica.
• La temperatura è una misura dell'energia termica (quindi misura dell'energia cinetica).
• L'energia cinetica può essere espressa in $[M^1 L^2 T^{-2}]$ (una funzione di massa, lunghezza e tempo).

Per questi fatti, il kelvin (unità SI per la temperatura) è anche una funzione di massa, lunghezza e tempo. In tal caso, perché abbiamo bisogno di un'unità SI separata appositamente per la temperatura? Mi sto perdendo qualcosa?

Answer 1

Buona domanda. In qualsiasi sistema di unità il fattore di proporzionalità tra l'unità di temperatura e l'unità di energia è la costante di Boltzmann . Se impostiamo la costante di Boltzmann a$1$- come nel sistema delle unità di Planck - allora in effetti stiamo misurando la temperatura e l'energia nelle stesse unità.

Tuttavia, l'utilizzo di unità Planck nella vita di tutti i giorni creerebbe difficoltà pratiche, perché la temperatura di Planck è molto elevata: la temperatura di una tazza di tè è $2 \times 10^{-30}$Unità Planck. Puoi pensare a questo come a una misura di quanto sono piccoli gli atomi: un oggetto quotidiano contiene un gran numero di atomi, quindi la sua energia termica media per atomo è molto piccola rispetto alla sua energia cinetica macroscopica, energia potenziale ecc. Quindi per produrre un insieme di unità in cui sia le energie macroscopiche tipiche che le temperature hanno valori ragionevoli (non troppo grandi, non troppo piccoli) è necessario impostare la costante di Boltzmann su un valore molto piccolo.