Divulgación unidades de temperatura

[skynet]

puesto que la temperatura mide la energía media de las moleculas....¿no debería ser su unidad el julio en lugar de ser una unidad adimensional?, esto sería conceptualmente más coherente y simplificaría las cosas pues nos evitaríamos así los grados celsius, kelvin, etc......además no haría falta la constante de boltzmann o bien sería una constante adimensional.....y la entropía también sería adimensional...

¿que opinan?

[gdonoso94]

Re: unidades de temperatura

La temperatura no mide la energía media de las moléculas. Está relacionada con ésta, pero no es exactamente la energía. Lo único que se observa es que cuanta mayor sea la energía cinética de estas moléculas (no actúa sobre la potencial, creo), el cuerpo se nota más "caliente".

Un saludo.

EDITO: Si estoy equivocado, corregidme. Pero es lo que tengo entendido.

[skynet]

Re: unidades de temperatura

es un tema interesante....¿que mide exactamente la temperatura?¿la energía cinética traslacional de las moléculas?¿su energía cinetica de rotacion o vibración?¿y en los sólidos donde no hay traslacion?.

pero en cualquier caso lo que esta claro es que miden energía, luego sus unidad debería de ser el julio...¿no?

[arivasm]

Re: unidades de temperatura

Yo coincido con supernena. Absolutamente nada impediría multiplicar las temperaturas absolutas por la constante de Boltzmann y automáticamente se expresarían en unidades de energía. En el fondo no es muy diferente a lo que sucede en Física nuclear, cuando las masas se multiplican por el cuadrado de la velocidad de la luz y se expresan en unidades de energía.

Respecto de la entropía, también coincido plenamente. Es más, la ley de Boltzmann tomaría una forma muy simple: $S=\ln W$. Sin duda sería mucho más clarificador respecto del significado estadístico de esta magnitud.

Me temo que, como siempre, al final las razones son históricas (el concepto de temperatura se introduce antes que se estableciese su relación con la estadística de las energías de los estados del sistema) además de que opere un factor esencial en nuestra manera de funcionar: la resistencia al cambio!

[gdonoso94]

Re: unidades de temperatura

La verdad es que es un tema muy interesante, pero coincido con arivasm en que seguramente se deba a motivos históricos. Supongo que se podría realizar el producto de la constante por la temperatura, pero a nuestro amigo Boltzmann no creo que le hiciera gracia.

¿Alguien sabe qué mide exactamente la temperatura? ¿Todas las energías cinéticas de los átomos? Con todas me refiero a rotación, traslación, vibración, etc..

Un saludo

[arivasm]

Re: unidades de temperatura

¿Alguien sabe qué mide exactamente la temperatura?

Échale, con calma, un vistazo a esta página: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/es...la/formula.htm

[skynet]

Re: unidades de temperatura

si la temperatura midiese todas las energías cinéticas, la energía interna sería proporcional a la temperatura para todos los gases, no solo para los gases ideales, por lo que creo que la temperatura debe medir únicamente la energía cinetica media traslacional .... pero entonces la temperatura de los sólidos debería de ser cero ¿?.

[arivasm]

Re: unidades de temperatura

Si no recuerdo mal, desde un punto de vista estadístico, la temperatura determina la ocupación de los diferentes estados energéticos de las partículas que componen el sistema, de manera que cuanto mayor sea la temperatura mayores serán las ocupaciones de los estados excitados. En ese cómputo intervienen todas las formas de energía, excepto aquéllas que se refieran al sistema como un todo, es decir, la cinética en un sistema de referencia diferente del centro de masas y las potenciales de las fuerzas originadas por campos externos al sistema.

La aplicación de ese punto de vista al gas ideal monoatómico es un ejemplo que lleva a la tradicional interpretación de que la temperatura mide la energía cinética media de las moléculas del gas, y que después es ampliada al incluir los términos rotacionales y vibracionales, aunque los sumandos en la energía media correspondientes a estos últimos poseen coeficientes que son diferentes de una substancia a otra (y no el mismo, como sucede con el traslacional).

Pero en realidad el punto de vista correcto es el primero, pues de esa manera podemos incluir absolutamente todas las posibilidades de términos energéticos posibles en el sistema. Por ejemplo, nada impide que tomemos en consideración las posibles excitaciones en los niveles energéticos de los átomos y/o moléculas que componen el gas. O peor aún, los estados energéticos de sus núcleos.

El punto de vista sería éste: tenemos una colección gigantesca de niveles energéticos (no necesariamente discretos -por ejemplo, la energía cinética de traslación no lo será, si las dimensiones del recipiente son lo suficientemente grandes como para que no tengamos que preocuparnos por los estados permitidos y prohibidos-). En el cero absoluto de temperatura todas las partículas se encontrarán en su estado fundamental (con las reglas a las que esté sujeto; por ejemplo, los electrones o los nucleones, al ser fermiones, imponen al sistema un valor para la energía de dicho estado -el principio de exclusión de Pauli-).

A medida que aumenta la temperatura aumenta el número de partículas que se encuentren en un estado excitado dado, con una densidad que decae exponencialmente con la energía de dicho estado (relativa respecto del fundamental): $\dst p(E_i,T)=\frac{1}{Z}g_i\ee^{-E_i/kT}$, donde $g_i$ expresa la degeneración o número de estados con la misma energía $E_i$ y $\dst Z=\sum_i g_i\ee^{-E_i/kT}$.

[reti]

Re: unidades de temperatura

!!No perdais la cabeza y controlaros un poco!!

La temperatura si que tiene unidades y ademas es una unidad basica segun el Sistema Internacional, lo que implica que no puedes dervarla de otras.


Tampoco es muy "inteligente" eso de multiplicarla por la constante de Boltzmann y dotarla de energia. Tambien podria hacer eso mismo con la la logintud o con el tiempo y darle dimensiones distintas a las que tienen actualmente lo que no tiene mucho sentido.

La temperatura desde un punto de vista empirico se define como:


T = ${\left( \frac{\partial U}{\partial S}\right)}_{V,N }$


y el significado fisico es ese:

" el cociente entre la variacion de la energia del sistema y su entropia cuando todo lo demas permanece constante".



¿ Que esto no me dice nada ...? ... !No te digo que no! ... pero eso es lo que hay.

[arivasm]

Re: unidades de temperatura

La temperatura si que tiene unidades y ademas es una unidad basica segun el Sistema Internacional, lo que implica que no puedes dervarla de otras.

En mi opinión, ésa no es una razón. De hecho, en la historia de la Física hay precedentes de magnitudes diferentes y que acaban por ser consideradas equivalentes. Un ejemplo es el par calor y trabajo. Alguien podría decir en su momento que el calor tiene sus unidades y definiciones, mientras que el trabajo tiene otras diferentes.

El ejemplo longitud y tiempo le sucede exactamente lo mismo. De hecho, en Astronomía se usan los segundos luz o años luz con un significado claro y preciso. Es más, el manejo de los tiempos en unidades de longitud simplifica el estudio de la relatividad.

Por último, no habría ninguna incompatibilidad con la expresión que indicas, $\dst T=\left(\frac{\partial U}{\partial S}\right)_{V,N}$ si la entropía fuese una magnitud adimensional. Por supuesto eso simplemente obligaría a que T y U tuviesen las mismas unidades, como se analiza en este hilo.

- - - Actualizado - - -

Por cierto, la ecuación de los gases ideales también sería más simple: $pV=NT$

[reti]

Re: unidades de temperatura

Al final siempre termino diciendo lo mismo: "la física no son las matemáticas". Hay un principio de conservación y equivalencia de la energía que dejaría de cumplirse si defines la temperatura como una energía. A demás, la temperatura es una magnitud "intensiva" que si doblas el sistema o lo unes a otro, no va a cambiar, mientras que la energía es una magnitud "extensiva". Solo os pido que penséis un poco lo que decis antes de decirlo porque hay muchas cosas que decís que de verdad no tienen ningún sentido.

[skynet]

Re: unidades de temperatura

reti,

nadie dice que la temperatura sea una energía, lo que decimos es que es una medida de la energía cinetica media de las moleculas, la palabra media (que a tí parece habersete pasado desapercibida) tiene mucha importancia en la definición ya que convierte a la temperatura en una propiedad "intensiva", por lo que si doblas el sistema o lo unes a otro (a la misma temperatura) no va a cambiar.

es como la renta per capita de una región, es decir la renta media de sus habitantes, si unes esta region a otra con la misma renta per capita, ésta no varía.......y observa que la renta per capita se mide en dólares o bien en euros.......... como el PIB, es decir utilizan las mismas unidades para la renta media y para la renta total......no utilizan una unidad adimensional diferente.

Solo os pido que penséis un poco lo que decis antes de decirlo porque hay muchas cosas que decís que de verdad no tienen ningún sentido.

no te pases....y predica con el ejemplo.

[reti]

Re: unidades de temperatura

reti,


no te pases....y predica con el ejemplo.

Lo intentare, pero es que no me dejais.

He estado indagando en el tema y parece que vais a llevar razon los que decis eso se que la temperatura puede medirse en unidades de energia. Lo que mas o menos he visto se refiere a estas dos ecuaciones:

$\frac{\beta q}{kT }= adimensional$

$S=k ln(p)$

donde $\beta$ es la temperatura estadistica y es adimensional, "q" es una energia y "p" es adimensional. Lo que viene a decir que el producto KT tiene dimensiones de energia y es posible darle esas dimensiones a T y dejar k adimensional e igual a "1" sin ningun problema. Ahora como habeis comentado la entropia es adimensional y no pasa nada.


En fin, que si, que se puede hacer.

(¿veis que si me dejais se predicar con el ejemplo?)

[skynet]

Re: unidades de temperatura

Si no recuerdo mal, desde un punto de vista estadístico, la temperatura determina la ocupación de los diferentes estados energéticos de las partículas que componen el sistema, de manera que cuanto mayor sea la temperatura mayores serán las ocupaciones de los estados excitados. En ese cómputo intervienen todas las formas de energía, excepto aquéllas que se refieran al sistema como un todo, es decir, la cinética en un sistema de referencia diferente del centro de masas y las potenciales de las fuerzas originadas por campos externos al sistema.

pero si intervienen todas las formas de energía la temperatura debería de ser proporcional a la energía interna de un mol, como sucede con los gases ideales....pero entonces.....¿por que esto sucede sólo con los gases ideales?

[reti]

Re: unidades de temperatura

La temperatura te marca una energia de referencia interna que es precisamente el producto KT pero no esta relacionada con la energia media interna. Son dos cosas distintas que solo coinciden en el caso del gas ideal precisamente porque la particulas no interacionan y no tienen energia potencial. En el gas ideal la energia interna solo depende de la temperatura y por eso se puede establecer la asociacion "temperatura" con "energia media", pero solo en ese caso.