온도에 대해 별도의 SI 단위가있는 이유는 무엇입니까?

Question

아래 사실이 정확하다고 가정합니다.

• SI 단위에는 질량 (kg), 길이 (m), 시간 (s), 전류 (A), 온도 (K), 광도 (cd), 물질의 양 (mol)이 있습니다.
• 열 에너지는 본질적으로 운동 에너지에 지나지 않습니다.
• 온도는 열 에너지의 척도입니다 (따라서 운동 에너지의 척도).
• 운동 에너지는 다음과 같이 표현할 수 있습니다. $[M^1 L^2 T^{-2}]$ (질량, 길이 및 시간의 함수).

이러한 사실에 따르면 켈빈 (온도의 SI 단위)은 질량, 길이 및 시간의 함수이기도합니다. 그렇다면 왜 온도를 위해 특별히 별도의 SI 단위가 필요합니까? 내가 뭔가를 놓치고 있습니까?

Answer 1

좋은 질문. 모든 단위 체계에서 온도 단위와 에너지 단위 사이의 비례 계수는 볼츠만 상수 입니다. Boltzmann 상수를 다음과 같이 설정하면$1$-Planck 단위 시스템에서와 같이 -실제로 우리는 동일한 단위로 온도와 에너지를 측정합니다.

그러나 일상 생활에서 플랑크 장치를 사용하면 플랑크 온도가 너무 높기 때문에 실용적인 어려움이 있습니다. 차 한잔의 온도는 대략 $2 \times 10^{-30}$플랑크 유닛. 이것은 원자가 얼마나 작은지를 측정하는 것으로 생각할 수 있습니다. 일상적인 물체에는 많은 수의 원자가 포함되어 있으므로 원자 당 평균 열 에너지는 거시적 운동 에너지, 위치 에너지 등에 비해 매우 작습니다. 일반적인 거시적 에너지와 온도가 모두 합리적인 값 (너무 크지 않고 너무 작지 않음)을 갖는 단위 집합은 Boltzmann 상수를 매우 작은 값으로 설정해야합니다.