X.24.9.1 Definiţia obiectuală a temperaturii

După cum am văzut în definiţia X.24.6.1, căldura conţinută într-un mediu atomic sau molecular (MN) are ca suport material o mulţime finită de fotoni termici, menţinuţi (închişi parţial) în volumul interstiţial al respectivului mediu. Aceşti fotoni, după cele arătate până aici în această anexă, sunt obiecte materiale cu un stoc energetic finit şi dependent numai de frecvenţa fotonilor, stoc distribuit într-un volum finit a cărui secţiune transversală pe direcţia de propagare este constantă. Distribuţia energetică a mediului fotonic suport al căldurii este neuniformă şi specifică – distribuţia Plank. Aşa cum am văzut în capitolele despre distribuţii şi obiecte, o mulţime de obiecte din aceeaşi clasă (în cazul nostru fotoni) au un model comun (modelul clasei) şi atribute specifice (pentru a discerne obiectele între ele). Aceste atribute specifice se evaluează faţă de o valoare de referinţă unică pentru întreaga mulţime de obiecte existente simultan.

în cazul fotonilor termici am văzut că atributul distinctiv este frecvenţa, dar este posibil ca şi volumul ocupat la un moment dat de un foton singular să fie distinct (să fie valabilă excluziunea spaţio-temporală). Deocamdată pe noi ne interesează doar atributul frecvenţă deoarece este atributul determinant al energiei fotonilor, şi pentru evaluarea sa este nevoie de o referinţă de acelaşi tip (tot o frecvenţă). Dacă în lucrările ştiinţifice se lucrează cu referinţe artificiale absolute (cu valoare zero), în sistemele materiale din natură există referinţe care se autostabilesc în urma unui număr foarte mare de interacţiuni dintre elementele sistemului material. Am văzut în paragraful anterior că şi pentru atributul energie conţinută de un foton termic există o referinţă naturală, corespunzătoare maximului distribuţiei Plank,  energie căreia îi corespunde din relaţia X.13.8.1.8 o frecvenţă:

                                                                                               (X.24.9.1.1)

Valoarea constantei C_T, în urma înlocuirii valorilor constantelor componente rezultă a fi  [Hz/K]. Relaţia X.24.9.1.1 evidenţiază o dependenţă directă între frecvenţa de referinţă a distribuţiei Plank normalizate şi temperatura absolută, unităţile Kelvin fiind nişte simple valori numerice cu care se multiplică valoarea C_T.

Comentariul X.24.9.1.1.: Acest mod de definire a temperaturii este consistent cu una din proprietăţile de bază ale acestui atribut şi anume a faptului că temperaturile, la fel ca frecvenţele, nu sunt aditive. După cum se ştie, nici temperaturile, nici frecvenţele nu se pot aduna, dar pot fi comparate (prin scădere) şi evaluată diferenţa dintre ele. în cazul temperaturii absolute, o valoare oarecare a temperaturii este un simplu factor de multiplicare a frecvenţei ce corespunde unui Kelvin, valoare dată de constanta C_T. Definiţia temperaturii ca frecvenţă de referinţă a unei mulţimi de fotoni termici ce coexistă cu elementele unui MN, mai are un avantaj: este posibilă renunţarea la o mărime fundamentală – temperatura – cu unităţile sale de măsură cu tot, şi folosirea doar a unităţilor de frecvenţă (sau de energie asociată cu această frecvenţă).

Este evident pentru cititor că dată fiind relaţia directă de dependenţă (relaţia Plank ) dintre frecvenţa unui foton şi energia stocată în el, unei frecvenţe de referinţă  a mediului fotonic îi va corespunde o energie , energia majorităţii fotonilor termici din mediul fotonic cu temperatura T (dată de relaţia X.24.9.1.1). Cu alte cuvinte, temperatura unui MN reprezintă un atribut global al energiei potenţiale calorice conţinute în mediul stocastic al fotonilor termici conţinuţi în mediul respectiv.