Vad är absolut noll i termodynamik?

Omgivningens temperatur är och har varit genom historien ett mycket avgörande element för de olikas överlevnad levande varelser, och något som har präglat evolutionens framtid och när det gäller människor, sättet att förstå världen som omger oss. omger.

Faktum är att mycket av det kända livet bara kan leva inom termiska gränser, och till och med partiklarnas rörelse och energi förändras på molekylär nivå. Förekomsten av extrema temperaturer har till och med fastställts som kan orsaka att subatomära partiklars rörelse upphör helt, eftersom de förblir i total frånvaro av energi. Detta är fallet med absolut noll, ett koncept utvecklat av Kelvin och vars forskning har stor vetenskaplig relevans.

Men... vad är absolut noll exakt? I den här artikeln kommer vi att kontrollera det.

• Relaterad artikel: "Dyskalkuli: svårigheten att lära sig matematik"

Absolut noll: vad syftar detta begrepp på?

Vi kallar absolut noll den lägsta temperaturenhet som anses möjlig, -273,15ºC, en situation där de subatomära partiklarna själva skulle befinna sig utan någon typ av energi och inte skulle kunna utföra någon typ av rörelse.

Detta beror på det faktum att det faktum att sänka temperaturen på ett objekt innebär att man subtraherar energi från det, med vilket absolut noll skulle innebära den totala frånvaron av detta.

Detta är en temperatur som inte finns i naturen och som för tillfället antas hypotetisk (i själva verket, enligt Nernsts ouppnåelighetsprincip för att uppnå detta temperatur är omöjligt), även om vetenskapliga experiment har lyckats nå mycket liknande temperaturer.

Den tidigare beskrivningen är dock kopplad till en uppfattning om detta begrepp ur den klassiska mekanikens perspektiv. Efterföljande undersökningar som skulle lämna den klassiska mekaniken åt sidan för att komma in i kvantmekaniken föreslår att i verkligheten i denna temperatur, skulle det fortfarande finnas en minimal mängd energi som skulle hålla partiklarna i rörelse, den så kallade energin av nollpunkt.

Även om innan de första klassiska visionerna i detta hypotetiska tillstånd, borde materia uppträda i ett fast tillstånd eftersom det inte finns någon rörelse eller försvinna när genom att likställa massa med energi och den senare är helt frånvarande, föreslår kvantmekaniken att när det finns energi, andra tillstånd i ämne.

Kelvins undersökningar

Namnet och begreppet absolut noll kommer från forskningen och teorin av William Thomson, mer känd som Lord Kelvin, som satte sig för att utveckla detta koncept om observation av gasernas beteende och hur de varierar sin volym proportionellt mot temperaturfallet.

Utifrån detta började den här forskaren beräkna vid vilken temperatur volymen av en gas skulle vara noll och kom fram till att den skulle motsvara den tidigare nämnda temperaturen.

Baserat på termodynamikens lagar skapade författaren sin egen temperaturskala, Kelvin-skalan, som placerade ursprungspunkten vid denna lägsta möjliga temperatur, absoluta noll. En temperatur på 0ºK motsvarar således absoluta nollpunkten, -273,15ºC. del av skapandet av nämnda författare av en genererad temperaturskala från dåtidens termodynamiska lagar (år 1836).

Finns det något bortom?

Med tanke på att absolut noll är en temperatur vid vilken det inte skulle finnas någon rörelse av partiklar eller bara det skulle finnas en restenergi på absolut noll, man undrar om något skulle kunna existera bortom denna temperatur.

Även om logik kan få oss att tänka inte, forskning utförd av olika forskare vid Max Planck-institutet de verkar tyda på att det faktiskt kan finnas en ännu lägre temperatur, och att den skulle motsvara negativa temperaturer på Kelvin-skalan (dvs. under absoluta nollpunkten). Det är ett fenomen som bara kan uppstå på kvantnivå.

Detta skulle ske i fallet med vissa gaser, som genom användning av lasrar och experiment lyckades gå från att ligga något över absolut noll till negativa temperaturer under noll. Dessa temperaturer skulle säkerställa att gasen i fråga, beredd på ett sådant sätt att den skulle dra ihop sig med hög hastighet, förblir stabiliserad. I denna mening liknar den mörk energi, som enligt vissa experter förhindrar universum från att kollapsa i sig själv.

• Du kanske är intresserad av: "De 11 typerna av kemiska reaktioner"

Vad kan den användas till?

Att veta existensen av absolut noll har återverkningar inte bara på en teoretisk nivå utan även på en praktisk nivå. Och det är att när de utsätts för temperaturer nära absolut noll, många material förändrar i hög grad sina egenskaper.

Ett exempel på detta finns i det faktum att vid dessa temperaturer kondenserar subatomära partiklar till en enda stor atom som kallas Bose-Einstein-kondensatet. På samma sätt kan några särskilt intressanta egenskaper på grund av deras praktiska tillämpning hittas i superfluiditet eller supraledning som vissa element kan nå under dessa förhållanden termisk.

Bibliografiska referenser:

• Braun, S. et al. (2013). Atomer vid negativ absolut temperatur - de hetaste systemen i världen. Vetenskap, 4. Max Planck Society.
• Merali, Z. (2013). "Kvantgas går under absolut noll". Natur. doi: 10.1038/nature.2013.12146.