Invarianza de la temperatura en la física clásica

Question

¿Cómo podemos explicar a los alumnos de secundaria que la temperatura es una magnitud clásicamente independiente del marco?

Answer 1

Si nos ceñimos a los gases, las cosas son relativamente sencillas porque la temperatura está relacionada con el relativa velocidad de las moléculas del gas, es decir, la velocidad de las moléculas del gas entre sí.

Si pones tu bote de gas en un cohete de movimiento rápido (pero no relativista) que se mueve a cierta velocidad $v$ entonces se añade la misma velocidad $v$ a la velocidad de cada molécula de gas. Pero cuando se calculan las velocidades relativas de las moléculas de gas la velocidad extra $v$ se anula y las velocidades relativas no cambian. Eso significa que la temperatura tampoco cambia.

Hubo un debate relacionado en ¿Por qué el agua no corre más rápido y está más caliente? que quizás también quieras mirar.

He especificado un gas porque tenemos una bonita y clara relación entre la velocidad y la temperatura a través de la Distribución de Maxwell-Boltzmann . No sé hasta dónde quieres llegar con tu clase, quizás entrar en los detalles de cómo se deriva esta distribución sería demasiado.

Answer 2

Podemos hacerlo con los estados de la materia. Si la temperatura depende del marco, los observadores en diferentes marcos deberían observar diferentes estados de la materia cerca de los puntos de fusión y ebullición, lo cual no es el caso. Esta fue la explicación más fácil que se me ocurrió.