Dlaczego istnieje oddzielna jednostka SI dla temperatury?

Question

Zakładając, że poniższe fakty są prawidłowe:

• Istnieje 7 jednostek SI - masa (kg), długość (m), czas (s), prąd (A), temperatura (K), światłość (cd), ilość substancji (mol).
• Energia cieplna to w zasadzie nic innego jak energia kinetyczna.
• Temperatura jest miarą energii cieplnej (stąd miara energii kinetycznej).
• Energię kinetyczną można wyrazić w $[M^1 L^2 T^{-2}]$ (funkcja masy, długości i czasu).

Zgodnie z tymi faktami, to kelwin (jednostka SI dla temperatury) jest również funkcją masy, długości i czasu. Jeśli tak, dlaczego potrzebujemy oddzielnej jednostki SI specjalnie dla temperatury? Czy coś mi brakuje?

Answer 1

Dobre pytanie. W każdym układzie jednostek współczynnikiem proporcjonalności między jednostką temperatury a jednostką energii jest stała Boltzmanna . Jeśli ustawimy stałą Boltzmanna na$1$- tak jak w układzie jednostek Plancka - wtedy w efekcie mierzymy temperaturę i energię w tych samych jednostkach.

Jednak używanie jednostek Plancka w życiu codziennym stwarzałoby praktyczne trudności, ponieważ temperatura Plancka jest tak bardzo duża - temperatura filiżanki herbaty wynosi w przybliżeniu $2 \times 10^{-30}$Jednostki Plancka. Można to traktować jako miarę małych atomów - przedmiot codziennego użytku zawiera dużą liczbę atomów, więc jego średnia energia cieplna na atom jest bardzo mała w porównaniu z makroskopową energią kinetyczną, energią potencjalną itp. zestawu jednostek, w których zarówno typowe makroskopowe energie, jak i temperatury mają rozsądne wartości (nie za duże, nie za małe), należy ustawić stałą Boltzmanna na bardzo małą wartość.