La temperatura es la energía cinética traslacional promedio, entonces ¿por qué se mide en Kelvin en lugar de Joule?

Primero, la temperatura no es energía cinética traslacional promedio. En ciertos casos, resulta ser proporcional a la energía cinética traslacional promedio de los átomos individuales en una sustancia, pero esa relación no se mantiene en general.

Más aún, la temperatura no se entendía particularmente bien en el momento en que se definió. Con el advenimiento de la termodinámica estadística, nuestra comprensión de la temperatura cambió y comenzamos a comprender la conexión entre la temperatura de una sustancia y la actividad de las pequeñas partículas que la componen, pero en este momento, es útil día a día. Las escalas de temperatura ya se habían establecido.

Al final del día, nuestra elección para medir la temperatura en Kelvin es solo una elección en unidades; siempre podemos multiplicar la temperatura en Kelvin por el factor de Boltzmann [math] k_B [/ math] para encontrar la escala de energía relevante. En muchas áreas de la física (por ejemplo, plasmas), no nos molestamos con el factor de Boltzmann y solo medimos la temperatura en unidades de energía desde el principio.

Sin embargo, por lo que vale, la temperatura correspondiente a 1 Joule es aproximadamente [matemática] T = 100,000,000,000,000,000,000,000 [/ matemática] Kelvin, por lo que obviamente necesitamos una mejor unidad de energía si vamos a hablar sobre las temperaturas diarias. Los voltios de mili-electrones (meV), por ejemplo, corresponden a temperaturas normales en la superficie de la tierra.

Al tomar la temperatura como la energía cinética promedio de las partículas en un gas, se implica una constante importante. A menudo se pasa por alto. La constante de Boltzmann relaciona la energía cinética promedio de las partículas en un gas con la temperatura del gas. La constante fue inventada por Boltzmann para juntar dos escalas, una de temperatura, en Kelvin, y otra de energía cinética, en julios. Esta es la relación que debe entenderse para racionalizar por qué la temperatura se mide en Kelvin y no en Julios.

La constante de Boltzmann tiene unidades J / K. El examen de las unidades de la constante de Boltzmann a menudo puede ayudar a comprender esta relación artificial entre la temperatura (en K) y la energía cinética (en J).

Porque la energía térmica de una partícula no solo se define por su velocidad sino también por su masa. Entonces, dos cantidades de materia con la misma temperatura pero diferentes masas pueden tener diferentes cantidades de energía térmica.

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