Por que existe uma unidade SI separada para temperatura?

Jan 09 2021

Supondo que entendi os fatos abaixo corretos:

  • Existem 7 unidades SI - massa (kg), comprimento (m), tempo (s), corrente (A), temperatura (K), intensidade luminosa (cd), quantidade de substância (mol).
  • A energia térmica nada mais é do que energia cinética.
  • A temperatura é uma medida de energia térmica (portanto, medida de energia cinética).
  • A energia cinética pode ser expressa em $[M^1 L^2 T^{-2}]$ (uma função de massa, comprimento e tempo).

Por esses fatos, o kelvin (unidade do SI para temperatura) também é função da massa, comprimento e tempo. Em caso afirmativo, por que precisamos de uma unidade SI separada especialmente para temperatura? Estou esquecendo de algo?

Respostas

4 gandalf61 Jan 09 2021 at 19:24

Boa pergunta. Em qualquer sistema de unidades, o fator de proporcionalidade entre a unidade de temperatura e a unidade de energia é a constante de Boltzmann . Se definirmos a constante de Boltzmann para$1$- como no sistema de unidades de Planck - então, na verdade, estamos medindo temperatura e energia nas mesmas unidades.

No entanto, o uso de unidades Planck na vida cotidiana criaria dificuldades práticas, porque a temperatura do Planck é muito grande - a temperatura de uma xícara de chá é aproximadamente $2 \times 10^{-30}$Unidades Planck. Você pode pensar nisso como uma medida de quão pequenos os átomos são - um objeto cotidiano contém um grande número de átomos, então sua energia térmica média por átomo é muito pequena em comparação com sua energia cinética macroscópica, energia potencial etc. conjunto de unidades em que as energias e temperaturas macroscópicas típicas têm valores razoáveis ​​(nem muito grande, nem muito pequeno), você precisa definir a constante de Boltzmann para um valor muito pequeno.