¿La velocidad de la luz impone un límite de temperatura?

Una muy buena pregunta, debo decir. Me sorprende no haberlo escuchado nunca antes. Felicitaciones por eso.

Pero para responder a su pregunta, la velocidad limitada de la luz no implica una temperatura máxima alcanzable.

Puede estar familiarizado con la ecuación:

E ^ 2 = m ^ 2 * c ^ 4 + (p * c) ^ 2.

Si no, entonces puede que conozca esta ecuación al menos:

M ‘= M * (Gamma), M = Masa en reposo, M’ = Masa relativista,

Gamma = 1 / sqrt [1 – (v / c) ^ 2].

(Lo siento, soy un idiota cuando se trata de editar e insertar ecuaciones en Quora)

Si no es el primero, debe estar familiarizado con el segundo al menos. Pero lo que ambos implican es lo mismo; La masa también se ve afectada por las altas velocidades.

Lo ves; La razón fundamental por la cual hay un límite en la velocidad es el hecho de que la masa también aumenta a su lado. Si analiza las dos ecuaciones anteriores, verá que la masa va al infinito a medida que la velocidad tiende a la velocidad de la luz [generalmente referida por la letra ‘c’].

Por lo tanto, la energía, que es proporcional a la masa multiplicada por la velocidad al cuadrado, va al infinito a medida que la masa va al infinito, que en última instancia es la consecuencia de que la velocidad vaya a ‘c’.

Entonces, si considera una sola partícula, una molécula de agua, digamos. A medida que le das más energía, aumenta su velocidad. Pero esa energía afecta solo la velocidad; También aumenta la masa de dicha molécula. Este efecto es muy pequeño a bajas velocidades, pero a velocidades cercanas a ‘c’, la masa comienza a aumentar dramáticamente.

Entonces, aunque tiene una velocidad limitada, el aumento de masa permite que cualquier partícula transporte una cantidad ilimitada de energía.

Como la temperatura es una medida de la energía promedio (cinética) de las moléculas de una sustancia, la temperatura no está limitada por la velocidad de la luz. Simplemente aumenta la masa de sus partículas constituyentes para acomodar energías más altas.

Curiosamente, si tal explicación no fuera válida. Este problema podría haber puesto algunos defectos serios en muchas de las primeras teorías del Universo, como la Teoría del Big Bang, que asumió una masa puntual de masa y energía infinitas. Tal configuración habría estado limitada por una temperatura finita alcanzable.

No.

Según la mecánica estadística clásica, la energía cinética promedio del sistema es K = Suma (1/2 * m * v ^ 2) / n (m: masa de cada partícula; v: velocidad de la partícula; n: número de partículas). Y dado que la velocidad no puede exceder la velocidad de la luz, puede pensar que hay un límite superior en K. Sin embargo, allí es donde entra la relatividad especial. Cuando la velocidad se acerca a la velocidad de la luz, la masa de la partícula se hace más grande y se acerca al infinito, por lo tanto, la K no tiene límites superiores. De la mecánica estadística clásica, K = 3/2 * KbT (Kb: constante de Boltzmann; T: temperatura).

En la mecánica estadística cuántica, la imagen es aún más simple. La temperatura (más específicamente la temperatura inversa) determina la distribución de energía en el sistema. Dependiendo del giro de las partículas en el sistema, usted tiene distribución de Fermi-Dirac (giro 1/2) o distribución de Bose-Einstein (giro 1). Básicamente, cuanto mayor es la temperatura del sistema, es probable que una mayor fracción de partículas adopte alta energía. Para cada partícula, la energía se puede expresar como E = hv (h: constante de la tabla; v: frecuencia de la partícula) si ignora la energía del punto cero. Como no hay límite superior en v, E no está limitado por arriba. Esto es equivalente al dicho de que no hay límite superior de temperatura.

No. La temperatura es la energía cinética promedio, que para velocidades bajas es aproximadamente el cuadrado de la velocidad:

[matemática] E_ {cinética} = \ frac {1} {2} mv ^ 2 [/ matemática],

Para velocidades más altas [matemáticas] v \ lesssim c [/ matemáticas], la energía cinética va como

[matemática] E_ {cinética} = (\ gamma – 1) mc ^ 2 [/ matemática],

con

[matemáticas] \ gamma = \ frac {1} {\ sqrt {1- \ left (\ frac {v} {c} \ right) ^ 2}} [/ math]

el factor relativista de “impulso”. Como puede ver en su forma anterior [math] \ gamma \ rightarrow \ infty [/ math] como [math] v \ rightarrow c [/ math], entonces la energía cinética, y por lo tanto la temperatura, no tiene límites.

Sí, como la temperatura es la energía cinética de las partículas y su fórmula es 1 / 2mv ^ 2 y hay un límite que v puede obtener y, por lo tanto, hay un límite de energía cinética.

Tengo que creer que la respuesta es no. Gracias por responder.

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