Una definición significativa de temperatura en física estadística para un sistema en equilibrio térmico es que es la energía cinética promedio por grado de libertad. (Una partícula similar a un punto tiene tres grados de libertad de traslación, que corresponden a las tres direcciones principales. Una molécula compleja también puede tener grados de libertad rotacionales, y los átomos y las moléculas también pueden tener algunos grados internos de libertad, aunque en este punto, cuántica la mecánica también ensucia un poco la imagen. La conclusión es que un átomo solo tiene un pequeño puñado de grados relevantes de libertad).
Para que este negocio promedio sea significativo, necesita una gran cantidad de grados de libertad, es decir, una gran cantidad de partículas. Por lo tanto, no es muy significativo hablar de un solo átomo caliente o frío. La temperatura es una propiedad macroscópica de un objeto o medio con una gran cantidad de átomos. Los objetos a diferentes temperaturas intercambian calor a medida que la energía cinética se transfiere desde el objeto más caliente (cuyas partículas constituyentes se mueven, giran, vibran más vigorosamente) cuando sus partículas chocan con las partículas del objeto más frío.
Cuando tomas un objeto que está caliente, su energía de masa total consistirá en las masas de sus partículas constituyentes, más toda la energía cinética interna que reconocemos como calor. Y sí, ambas formas de masa-energía contribuyen tanto a la masa inercial como a la gravitacional del objeto en cuestión.
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