เหตุใดจึงมีหน่วย SI แยกต่างหากสำหรับอุณหภูมิ?

Question

สมมติว่าฉันได้รับข้อมูลด้านล่างนี้ถูกต้อง:

• มี 7 หน่วย SI - มวล (กก.), ความยาว (ม.), เวลา, กระแส (A), อุณหภูมิ (K), ความเข้มการส่องสว่าง (cd), ปริมาณของสาร (โมล)
• พลังงานความร้อนโดยพื้นฐานแล้วไม่มีอะไรนอกจากพลังงานจลน์
• อุณหภูมิเป็นหน่วยวัดพลังงานความร้อน (ดังนั้นการวัดพลังงานจลน์)
• พลังงานจลน์สามารถแสดงได้ $[M^1 L^2 T^{-2}]$ (ฟังก์ชันมวลความยาวและเวลา)

ตามข้อเท็จจริงเหล่านี้เคลวิน (หน่วย SI สำหรับอุณหภูมิ) ยังเป็นฟังก์ชันของมวลความยาวและเวลา ถ้าเป็นเช่นนั้นทำไมเราจึงต้องมีหน่วย SI แยกเป็นพิเศษสำหรับอุณหภูมิ? ฉันพลาดอะไรไปรึเปล่า?

Answer 1

คำถามที่ดี. ในระบบการทำงานของหน่วยงานใดที่ปัจจัยสัดส่วนระหว่างหน่วยของอุณหภูมิและหน่วยของพลังงานที่เป็นค่าคงที่ Boltzmann ถ้าเราตั้งค่าคงที่ของ Boltzmann เป็น$1$- ตามที่อยู่ในระบบของหน่วยพลังค์ - จากนั้นเราจะวัดอุณหภูมิและพลังงานในหน่วยเดียวกัน

อย่างไรก็ตามการใช้หน่วยพลังค์ในชีวิตประจำวันจะสร้างปัญหาในทางปฏิบัติเนื่องจากอุณหภูมิของพลังค์นั้นสูงมาก - อุณหภูมิของถ้วยชาจะอยู่ที่ประมาณ $2 \times 10^{-30}$หน่วยพลังค์ คุณสามารถคิดว่านี่เป็นการวัดว่าอะตอมมีขนาดเล็กเพียงใด - วัตถุในชีวิตประจำวันประกอบด้วยอะตอมจำนวนมากดังนั้นพลังงานความร้อนโดยเฉลี่ยต่ออะตอมจึงมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับพลังงานจลน์ระดับมหภาคพลังงานศักย์ ฯลฯ ดังนั้นการสร้าง a ชุดของหน่วยที่ทั้งพลังงานและอุณหภูมิระดับมหภาคทั่วไปมีค่าที่เหมาะสม (ไม่ใหญ่เกินไปไม่เล็กเกินไป) คุณต้องตั้งค่าคงที่ของ Boltzmann เป็นค่าที่น้อยมาก