Muy simple: es un factor de fudge requerido para compensar el error que cometimos cuando se produjeron los primeros termómetros , un error que fue aún más profundo en su asignación de temperatura para ser una propiedad que se agranda cuando las cosas están más calientes . El significado real de “calor” se explica en Mecánica estadística – ver Física térmica – en términos de la tasa de cambio de entropía [matemática] \ sigma [/ matemática] con energía [matemática] U [/ matemática], [matemática] \ beta \ equiv d \ sigma / dU [/ math]. Como [math] \ sigma [/ math] es el logaritmo de la cantidad de formas en que se puede redistribuir la energía, es intrínsecamente adimensional, un número puro, y por lo tanto [math] \ beta [/ math] tiene unidades de energía inversa. Es fácil demostrar que un sistema con una [matemática] \ beta [/ matemática] pequeña (como una estufa caliente) perderá espontáneamente energía a un sistema con [matemática] \ beta [/ matemática] grande (como su dedo), y eso es lo que queremos decir con “caliente”.
Desafortunadamente, cuando se desarrolló la Termodinámica por primera vez, esto no se entendió: la “temperatura” era solo una propiedad misteriosa que eventualmente sería la misma en dos objetos puestos en contacto térmico, como un tubo de vidrio lleno de mercurio y su axila. Cuando Daniel Gabriel Fahrenheit construyó sus primeros termómetros, los calibró haciendo que 100 “grados” (rasguños en el vidrio) fueran la temperatura corporal y cero “grados” la temperatura más fría que alguien podría importarle: la temperatura a la que el agua salada se congeló. (Sí, lo sé, probablemente no es así como se hizo, ¡pero el espíritu del empirismo ignorante está en lo cierto!)
Más tarde, Anders Celsius recalibró las temperaturas a las que el agua se congeló y hirvió, más fácilmente reproducible.
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Aún más tarde, Lord Kelvin se dio cuenta de que el cero de temperatura no era arbitrario: realmente había un cero absoluto , 273.15 C por debajo del punto de congelación del agua. En ese momento también entendimos que los “grados” eran una unidad sin sentido para empezar, y que para convertirlos en la cantidad significativa [matemática] \ beta [/ matemática] teníamos que agregar el factor fudge: [matemática] \ beta = 1 / k_B T [/ matemática] donde [matemática] k_B [/ matemática] es la constante de Boltzmann y [matemática] T [/ matemática] siempre se mide en grados Kelvin (K). Para seguir usando “grados” también tuvimos que convertir la elegante entropía adimensional [matemática] \ sigma [/ matemática] en un tipo diferente de “entropía” con unidades extrañas: [matemática] S = k_B \ sigma [/ matemática].
La siguiente peor parte es que al tratar el inverso de [math] \ beta [/ math] como la medida de “hotness”, nos topamos con interpretaciones locas de lo que sucede cuando (en cualquier sistema en el que hay un límite superior para cuánta energía se puede almacenar) [matemática] \ beta [/ matemática] pasa sin problemas a través de cero y se vuelve negativa.
Pero lo peor es que Ludwig Boltzmann estaba tan frustrado por la negativa de todos los termodinámicos a aceptar la explicación de sus misteriosas leyes por parte de la mecánica estadística que se suicidó. (De nuevo, probablemente había mucho más en esa historia que mi descripción simplista, pero tenía que ser un gran factor contribuyente).
Y ahora, hasta el día de hoy, a la gran mayoría de los estudiantes se les enseña una definición de temperatura en términos de la energía cinética promedio por molécula en un gas ideal. Muy triste.
