La respuesta de Jack Fraser es 100% correcta. Pero si esas definiciones de temperatura parecen demasiado abstractas, hay otra manera de pensar en ello. Puede definir la temperatura como “esa cantidad que es igual entre dos sistemas cuando han alcanzado el equilibrio térmico”.
Piense en un termómetro antiguo, del tipo que contiene mercurio o alcohol. Cuando tienes fiebre, te pones el termómetro en la boca y esperas. Y que estas esperando Estás esperando hasta que tú y el termómetro estén en equilibrio térmico. Es decir, está esperando hasta que no haya más calor que se mueve de usted al termómetro, o del termómetro a usted. Están en equilibrio, en equilibrio.
Pero, ¿qué ha igualado exactamente entre usted y el termómetro? Ciertamente no es el caso que la energía total en todas sus moléculas sea igual a la energía total en todas las moléculas del termómetro. El termómetro es minúsculo; ¡Estallaría si le pusieras tanta energía! Podrías intentar medir, por ejemplo, la energía por unidad de masa, pero resulta que, ¡esto tampoco funcionaría! Es decir, dos objetos podrían estar en equilibrio térmico, sin calor moviéndose hacia atrás o hacia adelante, ¡pero tienen una cantidad diferente de energía por kilogramo!
Así que en este punto, ¿qué haces? Bueno, los objetos que se ponen en contacto unos con otros claramente se acercan a algún tipo de equilibrio. (Suponiendo que estén aislados de cualquier fuente de calor o sumidero.) ¡Entonces, debe haber cierta cantidad que se esté igualando! Bien, diablos, llamemos a esa cantidad, sea lo que sea, “temperatura”. Vamos a hacer algunas unidades para medirlo. Oye, ese tubo de vidrio con el mercurio que acabas de sacar de tu boca, ¡vamos a jugar con eso! Mantengámoslo en un poco de agua helada, y cuando el mercurio deje de moverse, cuando estén en equilibrio, lo llamaremos cero. Y luego lo mantendremos en un poco de agua hirviendo, y cuando el mercurio deje de moverse nuevamente, ¡lo llamaremos cien! Felicidades, acabas de inventar la escala Celsius!
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Ahora, dados otros pocos siglos de estudio de la química, se te ocurrirá un modelo de materia como un agregado estadístico de moléculas que pueden moverse de diferentes maneras, de manera lateral, rotacional y vibratoria. Y cuando llegue a ese punto, podrá construir definiciones concretas de temperatura, en términos de funciones de partición y grados de libertad y entropía.
Pero para mí, me resulta más fácil pensar primero en la temperatura como la definí anteriormente: “esa cantidad que es igual entre dos sistemas cuando han alcanzado el equilibrio térmico”. Y luego, si es absolutamente necesario, me preocupan las derivadas parciales y las fórmulas estadísticas. 🙂
¡Espero que esto ayude!