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¿Por qué el cero absoluto es un número racional en Celcius?

De la pregunta " ¿Por qué el cero absoluto es -273,15ºC? " Tenía entendido que 1°C es la centésima parte de la diferencia entre la temperatura de fusión y la de ebullición del agua (esto es mi física de bachillerato, quizá haya una definición más exacta). Así que relacionamos el valor de 1°C con una cantidad física.

Entonces medimos otra cantidad física (el cero absoluto) y resulta que éste es exactamente 273,15°C menos la temperatura de fusión del agua. Entonces, ¿cómo es que esas dos cantidades tienen una relación racional?

Si nos fijamos en otras constantes (gravitacionales, Planck o lo que sea) todos son irracionales, ¿no?

¿Qué me he perdido? ¿Es porque el punto de fusión del agua no es exactamente 0°C (quizás algo realmente cercano a 0 como 0,000565...)?

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titus Puntos 89

resulta que esto es exactamente 273,15°C menos la temperatura de fusión del agua.

En realidad, "Kelvin" y "grados Celsius" se definen de tal manera que hay 273.16 grados entre el cero absoluto y el triple punto temperatura del agua. Los grados Celsius se definen como $K - 273.15$ .

El punto de congelación del agua es una cantidad medida y no es exactamente 273,15K ni 0°C y no es necesariamente un número racional.

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user52914 Puntos 1

Como metrólogo, me alegro de este interés por la notación correcta, a menudo no suficientemente ponderada también entre los metrólogos, pero esencial para entenderse con los demás.

Diría, en primer lugar, que cualquier valor numérico de un resultado experimental se expresa siempre como un número racional, no irracional, porque el número de dígitos está siempre limitado por la posición del nivel de incertidumbre de la medición, por ejemplo, 1,2345(x) o 1,23456(xx), según las directrices para la notación correcta de la incertidumbre -donde x indica la incertidumbre aplicada al dígito o dígitos menos significativos-. Sin embargo, es cierto que el valor numérico de la cantidad medida es en sí mismo un número irracional, a menos que tengamos una razón específica para entender que es un número racional.

A este respecto, el valor numérico asignado a cualquier "constante fundamental" (por ejemplo, la constante de Planck), cuyo valor numérico sólo podemos obtener a través de la medición, es siempre un número racional con una incertidumbre asociada (aunque a veces se omite esta última indicación, en cuyo caso es correcto añadir los tres puntos para indicar un número irracional).

En otras palabras, todos los números experimentales son "números inciertos". Sin embargo, cuando se utilizan en una definición debe en vez de escribirse como números exactos: para ello se "estipulan", indicando con ese término la decisión tomada de acordar un valor exacto (es un valor consensuado que no modifica en absoluto la incertidumbre intrínseca de nuestro conocimiento).

Así que es 273,16 K exactamente para el punto triple del agua. Así que es 299792458 m/s exactamente para la velocidad de la luz en el vacío. Así sería para cualquier otra constante, si se estipulara en el futuro. Por cierto, para la velocidad de la luz la notación puede ser engañosa: no es un número entero, como quedaría claro al escribirlo como 299792,458 km/s.

También el valor 273,15 K en la definición de la escala Celsius ( t /°C = T /K - 273,15) es exacta. Este es un caso difícil. De hecho, la definición implica que, cuando T \= 273,16 K, por lo que t \= 0,010 °C exactamente. Por otro lado, cuando se mide T \= 273,1500(x) K, por lo que t \= 0,0000(x) °C: sin embargo, en realidad, éste ya no es necesariamente el punto de congelación del agua, exactamente por la misma razón por la que la temperatura normal de ebullición del agua ya no es de 100 °C sino de 99,974(x) °C.

Si en el futuro la unidad de temperatura se define utilizando la constante de Boltzmann, también la temperatura del punto triple del agua no ya no se utiliza en la definición del kelvin. Sin embargo, para evitar una discontinuidad en las mediciones de temperatura más precisas debido al cambio entre la antigua y la nueva unidad, se debe suponer, al menos inicialmente, que el valor será 273,16000(15) K, donde la incertidumbre entre paréntesis surge de la incertidumbre de las determinaciones de la constante de Boltzmann (1 ppm). Obviamente, las futuras determinaciones podrían apartarse de ese valor, ya que el valor 273,16 K se estipuló antes de 1954, cuando la precisión de las mediciones era inferior a 0,0001 K.

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