Ce este zero absolut în termodinamică?

Temperatura mediului este și a fost de-a lungul istoriei un element foarte determinant pentru supraviețuirea diferiților ființe vii și ceva care a marcat viitorul evoluției și, în cazul ființelor umane, modul de a înțelege lumea care ne înconjoară. înconjoară.

De fapt, o mare parte din viața cunoscută poate trăi doar în limitele termice și chiar și mișcarea și energia particulelor sunt modificate la nivel molecular. S-a stipulat chiar existența unor temperaturi extreme care pot determina încetarea completă a mișcării particulelor subatomice, acestea rămânând într-o absență totală de energie. Acesta este cazul zeroului absolut, un concept dezvoltat de Kelvin şi ale căror cercetări au o mare relevanţă ştiinţifică.

Dar... ce este exact zero absolut? Pe parcursul acestui articol vom verifica.

• Articol înrudit: "Discalculie: dificultatea în învățarea matematicii"

Zero absolut: la ce se referă acest concept?

Numim zero absolut cea mai scăzută unitate de temperatură considerată posibilă, -273,15ºC, situație în care particulele subatomice înseși s-ar regăsi fără niciun tip de energie și nu ar putea efectua niciun tip de mișcare.

Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că faptul de a scădea temperatura unui obiect presupune scăderea energiei din acesta, cu care zero absolut ar presupune absența totală a acestuia.

Aceasta este o temperatură care nu se găsește în natură și care se presupune pentru moment ipotetic (de fapt, conform principiului de imposibilitate Nernst pentru a realiza acest lucru temperatura este imposibilă), deși experimentele științifice au reușit să atingă temperaturi foarte asemănătoare.

Cu toate acestea, descrierea anterioară este legată de o percepție a acestui concept din perspectiva mecanicii clasice. Investigațiile ulterioare care ar lăsa deoparte mecanica clasică pentru a intra în mecanica cuantică propun că, în realitate, în acest temperatura, ar mai exista o cantitate minimă de energie care ar menține particulele în mișcare, așa-numita energie a zero puncte.

Deși înainte de primele viziuni clasice în această stare ipotetică, materia ar trebui să apară în stare solidă deoarece nu există mișcare sau să dispară atunci când echivalând masa cu energie, iar aceasta din urmă fiind total absentă, mecanica cuantică propune că atunci când există energie, alte stări ale subiect.

Investigațiile lui Kelvin

Numele și conceptul de zero absolut provine din cercetările și teoria lui William Thomson, mai cunoscut sub numele de Lord Kelvin, care și-a propus să dezvolte acest concept de observarea comportarii gazelor si modul in care acestea isi variaza volumul proportional cu scaderea temperaturii.

Pe baza acesteia, acest cercetător a început să calculeze la ce temperatură ar fi zero volumul unui gaz, ajungând la concluzia că acesta ar corespunde temperaturii menționate mai sus.

Pe baza legilor termodinamicii, autorul și-a creat propria scară de temperatură, scara Kelvin, plasând punctul de origine la această temperatură cât mai scăzută, zero absolut. Astfel, o temperatură de 0ºK corespunde zero absolut, -273,15ºC. parte a creării de către autorul menționat a unei scări de temperatură generate din legile termodinamicii vremii (în 1836).

Există ceva dincolo?

Ținând cont de faptul că zero absolut este o temperatură la care nu ar exista nicio mișcare a particulelor sau numai ar exista o energie reziduală de zero absolut, ne întrebăm dacă ar putea exista ceva dincolo de această temperatură.

Deși logica ne poate face să credem că nu, cercetări efectuate de diferiți cercetători de la Institutul Max Planck ele par să indice că de fapt ar putea exista o temperatură și mai mică și că ar corespunde temperaturilor negative pe scara Kelvin (adică sub zero absolut). Este un fenomen care ar putea avea loc doar la nivel cuantic.

Acest lucru s-ar întâmpla în cazul unor gaze, care prin utilizarea laserelor și experimentarea au reușit să treacă de la a fi oarecum peste zero absolut la temperaturi negative sub zero. Aceste temperaturi ar asigura că gazul în cauză, preparat în așa fel încât să se contracte la viteză mare, rămâne stabilizat. În acest sens, este similară cu energia întunecată, care, potrivit unor experți, împiedică universul să se prăbușească în sine.

• Te-ar putea interesa: "Cele 11 tipuri de reacții chimice"

La ce poate fi folosit?

Cunoașterea existenței zeroului absolut are repercusiuni nu doar la nivel teoretic, ci chiar și la nivel practic. Și este că atunci când este expus la temperaturi apropiate de zero absolut, multe materiale își schimbă foarte mult proprietățile.

Un exemplu în acest sens se găsește în faptul că la aceste temperaturi particulele subatomice se condensează într-un singur atom mare numit condensat Bose-Einstein. De asemenea, unele proprietăți deosebit de interesante datorită aplicației lor practice pot fi găsite în superfluiditatea sau supraconductibilitatea la care pot atinge anumite elemente în aceste condiţii termic.

Referințe bibliografice:

• Braun, S. et al. (2013). Atomi la temperatură absolută negativă - cele mai fierbinți sisteme din lume. Știință, 4. Societatea Max Planck.
• Merali, Z. (2013). „Gazul cuantic coboară sub zero absolut”. Natură. doi: 10.1038/nature.2013.12146.