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

resulta que esto es exactamente 273,15 °C menos que 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 la temperatura del punto triple 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.

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

Diría primero que cualquier valor numérico de un resultado experimental siempre se expresa como un número racional, no irracional, porque el número de dígitos siempre está limitado por la posición del nivel de incertidumbre de la medición, por ejemplo, 1,2345 (x) o 1,23456 (xx). ), de acuerdo con las pautas para la notación correcta de la incertidumbre, donde x indica la incertidumbre aplicada al (los) dígito (s) menos significativo (s). 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 racional.

En este sentido, el valor numérico asignado a cualquier 'constante fundamental' (por ejemplo, la constante de Planck), cuyo valor numérico solo 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 sumar los tres puntos para indicar un número irracional).

En otras palabras, todos los números experimentales son 'números inciertos'. Sin embargo, cuando se usan en una definición deben escribirse en cambio como números exactos: para este propósito se 'estipulan', indicando con ese término la decisión tomada de acordar un valor exacto (es un valor de consenso que no modifica en absoluto la incertidumbre intrínseca de nuestro conocimiento).

Entonces son 273.16 K exactamente para el punto triple del agua. Así es 299792458 m/s exactamente para la velocidad de la luz en el vacío. Así sería para cualquier otra constante, en caso de que se estipule 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 exacto. Este es un caso complicado. De hecho, la definición implica que, cuando T = 273,16 K, entonces t = 0,010 °C exactamente. Por otro lado, cuando se mide T = 273.1500(x) K, entonces t = 0.0000(x) °C: sin embargo, de hecho, este ya no es necesariamente el punto de congelación del agua, exactamente por la misma razón por la cual el normal la temperatura de ebullición del agua no es más de 100 °C sino 99.974(x) °C.

Si en el futuro la unidad de temperatura se define usando la constante de Boltzmann, la temperatura del punto triple del agua tampoco será más exacta, ya que no se usará más en la definición del kelvin. Sin embargo, para evitar una discontinuidad en las mediciones de temperatura más precisas debido al cambio entre la unidad antigua y la nueva, se debe suponer, al menos inicialmente, que el valor será 273.16000(15) K, donde la incertidumbre en paréntesis surge de la incertidumbre de las determinaciones constantes de Boltzmann (1 ppm). Evidentemente, futuras determinaciones podrían apartarse de ese valor, ya que el valor de 273,16 K se estipuló antes de 1954, cuando la precisión de las medidas era inferior a 0,0001 K.