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La temperatura no es lo que crees que es

La temperatura no es lo que crees que es

¿Qué es la temperatura? Esta pregunta surge bastante, especialmente en los cursos de introducción a las ciencias. La respuesta más común es algo como esto:

La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas en un objeto. Cuando la temperatura aumenta, el movimiento de estas partículas también aumenta.

No es una definición terrible, pero tampoco es la mejor. Existen mucho de otras cosas locas sobre la temperatura que probablemente deberías saber.

La energía térmica y la temperatura son diferentes

Si la temperatura es una medida de la energía cinética promedio, ¿no deberían ser lo mismo la energía térmica y la temperatura? No. La energía térmica es la energía total que tiene un objeto debido a los movimientos internos de sus partículas. La temperatura está relacionada con la promedio energía cinética, no la energía cinética total.

Aquí tienes un ejemplo clásico que puedes probar en casa. Pon un trozo de pizza fría encima de una hoja de papel de aluminio y luego mételo al horno para que se caliente. Después de unos 10 minutos, la pizza debe estar agradable y caliente; el papel de aluminio tiene aproximadamente la misma temperatura. Puede sacar el papel de aluminio con los dedos, pero no la pizza. Aunque el papel de aluminio tiene una temperatura alta, su baja masa significa que no tiene mucha energía térmica. Sin mucha energía térmica en la lámina, sus dedos no se quemarán. ¿Sentido? La energía térmica y la temperatura son cosas diferentes.

¿Más definiciones de temperatura?

Ya tienes una definición de arriba, pero te voy a dar dos definiciones más. La primera es la versión histórica. Dice así:

La temperatura es la cantidad que tienen en común dos objetos después de estar en contacto durante mucho tiempo.

Esta definición se basa en la idea de equilibrio térmico. Si pones una bola de aluminio en un poco de agua, eventualmente el agua y la bola tendrán la misma temperatura. No tendrán la misma energía térmica, pero tendrán la misma temperatura. Es una definición muy operativa de temperatura, y eso no es malo.

Pero realmente, esta temperatura es la base de la mayoría de los termómetros. Tome su termómetro básico de mercurio o alcohol (los de mercurio no son tan comunes porque, ya sabe, contienen mercurio). Cuando pones este termómetro en un líquido u otra cosa, la temperatura del líquido dentro del termómetro cambia hasta que es la misma que la del objeto. Dado que tanto el mercurio como el alcohol se expanden con un aumento de temperatura, puede determinar la temperatura en función de esta expansión (o contracción) térmica. Realmente, se podría decir que el termómetro llegó incluso antes que la idea de temperatura.

Ahora para la segunda definición de temperatura. Este es bastante difícil, así que aférrate a algo.

La temperatura es la velocidad a la que cambia la energía interna con respecto a la entropía.

Es corto, pero hay mucho ahí. Primero, ¿qué es la entropía? Podría intentar explicar la entropía, pero esta sería una publicación de blog completamente nueva. En su lugar, puedes ver esta publicación increíble de Aatish Bhatia en la que explica la entropía usando ovejas. Sí, es realmente bueno.

Entonces, en lugar de una explicación completa de la entropía, solo daré algunos aspectos interesantes de ella. El equilibrio térmico no es un fenómeno puramente energético. La energía se conserva cuando dos objetos alcanzan el equilibrio térmico, pero también estaría satisfecho si un objeto se calentara y el otro se enfriara. El equilibrio térmico es un proceso estadístico. Da la casualidad de que el resultado más probable de dos objetos en contacto es que alcancen la misma temperatura. Los otros casos extraños (uno que se calienta y otro que se enfría) también pueden ocurrir técnicamente, pero sus posibilidades son camino menos de lo que gana usted en la lotería (y sus posibilidades de ganar la lotería son prácticamente nulas).

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