A2a: Si está en equilibrio con su entorno, entonces si el entorno estuviera caliente, estaría caliente, y si el entorno estuviera frío, estaría frío.
Dado un átomo solitario, su dedo es el entorno inmediato, por lo que una vez en contacto con su dedo, tendría la misma temperatura que su dedo y no estaría caliente ni frío.
Antes de que toque su dedo, para los gases (un átomo solitario que viaja en el vacío está en estado gaseoso), existe una relación termodinámica entre la velocidad del átomo (en relación con su dedo) y la temperatura dada por la teoría cinética de los gases – Wikipedia. Entonces, un átomo libre que golpea tu dedo tendría una temperatura “efectiva”. Si se mueve lo suficientemente rápido, su temperatura efectiva sería “caliente”, y más lenta, sería fría.
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Si el átomo es parte de un estado sólido, líquido o plasma, entonces sería la temperatura de ese plasma sólido, líquido, (en promedio). Si esos estuvieran calientes, también lo estaría el átomo (en promedio), y si estuvieran fríos, también lo estaría el átomo (en promedio)
Es importante comprender que un solo átomo fluctuará en velocidad a medida que interactúa con el sistema circundante, y también lo hará su temperatura “efectiva”. siempre que interactúe suficientes veces, su temperatura “promedio” será la del entorno agregado con el que interactúa.
Entonces podemos entrar en los estados de energía interna del átomo en sí mismo: un átomo podría estar altamente energizado, pero a una velocidad relativa cero para su dedo. Si ese estado es “caliente” en relación con su dedo, escupirá un fotón que será absorbido por su dedo. Si hace frío, puede ocurrir lo contrario.
Nuevamente, desde la termodinámica existe una relación entre la temperatura del cuerpo negro y la energía fotónica promedio dada por la ley de Planck – Wikipedia
Entonces, su respuesta final depende tanto de la velocidad del átomo en relación con su dedo como del estado de energía interna del átomo. En ese sentido, ¡puede ser tanto frío como caliente al mismo tiempo!