Que es el cero absoluto

Qué ocurre en el cero absoluto

El cero absoluto es el límite más bajo de la escala de temperatura termodinámica, un estado en el que la entalpía y la entropía de un gas ideal enfriado alcanzan su valor mínimo, tomado como cero kelvins. Las partículas fundamentales de la naturaleza tienen un movimiento vibracional mínimo, conservando únicamente el movimiento mecánico cuántico de las partículas inducido por la energía de punto cero. La temperatura teórica se determina extrapolando la ley de los gases ideales; por acuerdo internacional, el cero absoluto se toma como -273,15 grados en la escala Celsius (Sistema Internacional de Unidades),[1][2] que equivale a -459,67 grados en la escala Fahrenheit (unidades habituales de Estados Unidos o unidades imperiales)[3] Las correspondientes escalas de temperatura Kelvin y Rankine fijan sus puntos cero en el cero absoluto por definición.

Comúnmente se piensa que es la temperatura más baja posible, pero no es el estado de entalpía más bajo posible, porque todas las sustancias reales comienzan a apartarse del gas ideal cuando se enfrían al acercarse al cambio de estado a líquido, y luego a sólido; y la suma de la entalpía de vaporización (gas a líquido) y la entalpía de fusión (líquido a sólido) supera el cambio de entalpía del gas ideal al cero absoluto. En la descripción mecánico-cuántica, la materia (sólida) en el cero absoluto se encuentra en su estado básico, el punto de menor energía interna.

¿es el espacio el cero absoluto?

Las temperaturas como el cero absoluto son las mismas en todos los marcos de referencia. Es cierto que el movimiento global de un objeto depende del sistema de referencia en el que nos encontremos (un libro en un tren no se moverá en el sistema del tren, pero sí en el del suelo). Y es cierto que la temperatura implica movimiento. Pero el movimiento que se asocia a la temperatura de un objeto es un tipo de movimiento diferente del que se ve afectado por la elección del marco de referencia.

Dado que la temperatura de un objeto no es más que un promedio de la energía de movimiento (energía cinética) de sus átomos en relación con los demás, existe un mínimo absoluto de temperatura a partir del cual un objeto ya no puede enfriarse. Este punto, en el que todos los átomos se han detenido por completo unos respecto a otros, se conoce como «cero absoluto» y corresponde al número cero de la escala de temperatura Kelvin. Un objeto no puede enfriarse por debajo de este punto porque no queda ningún movimiento térmico atómico que detener. Si cogemos una pelota de baloncesto y la enfriamos hasta el cero absoluto, y luego la lanzamos, la pelota seguirá estando en el cero absoluto (habría que lanzarla con cuidado para no darle calor en el momento de lanzarla, y también deshacerse del aire circundante que la calentaría debido a la resistencia del aire). Todos los átomos de la pelota de baloncesto se moverán al unísono alejándose de ti, por lo que habrá un movimiento del objeto distinto de cero. Pero todos los átomos no se moverán entre sí, por lo que seguirá habiendo movimiento térmico cero y, por tanto, temperatura cero. El cero absoluto es «absoluto» tanto en el sentido de que ningún objeto puede enfriarse más, como en el sentido de que es el mismo en todos los marcos.

Por qué es imposible el cero absoluto

El cero absoluto es el límite más bajo de la escala de temperatura termodinámica, un estado en el que la entalpía y la entropía de un gas ideal enfriado alcanzan su valor mínimo, tomado como cero kelvins. Las partículas fundamentales de la naturaleza tienen un movimiento vibracional mínimo, conservando únicamente el movimiento mecánico cuántico de las partículas inducido por la energía de punto cero. La temperatura teórica se determina extrapolando la ley de los gases ideales; por acuerdo internacional, el cero absoluto se toma como -273,15 grados en la escala Celsius (Sistema Internacional de Unidades),[1][2] que equivale a -459,67 grados en la escala Fahrenheit (unidades habituales de Estados Unidos o unidades imperiales)[3] Las correspondientes escalas de temperatura Kelvin y Rankine fijan sus puntos cero en el cero absoluto por definición.

Comúnmente se piensa que es la temperatura más baja posible, pero no es el estado de entalpía más bajo posible, porque todas las sustancias reales comienzan a apartarse del gas ideal cuando se enfrían al acercarse al cambio de estado a líquido, y luego a sólido; y la suma de la entalpía de vaporización (gas a líquido) y la entalpía de fusión (líquido a sólido) supera el cambio de entalpía del gas ideal al cero absoluto. En la descripción mecánico-cuántica, la materia (sólida) en el cero absoluto se encuentra en su estado básico, el punto de menor energía interna.

Qué es la temperatura cero absoluta

Lo que para la mayoría de la gente es normal en invierno ha sido hasta ahora imposible en física: una temperatura bajo cero. En la escala Celsius, las temperaturas negativas sólo son sorprendentes en verano. En la escala de temperatura absoluta, utilizada por los físicos y también llamada escala Kelvin, no es posible bajar de cero, al menos no en el sentido de enfriarse más allá de cero kelvin. Según el significado físico de la temperatura, la temperatura de un gas viene determinada por el movimiento caótico de sus partículas: cuanto más frío es el gas, más lentas son las partículas. A cero kelvin (menos 273 grados Celsius) las partículas dejan de moverse y todo el desorden desaparece. Por tanto, nada puede ser más frío que el cero absoluto en la escala Kelvin. Físicos de la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich y del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica de Garching han creado ahora un gas atómico en el laboratorio que, sin embargo, tiene valores Kelvin negativos. Estas temperaturas absolutas negativas tienen varias consecuencias aparentemente absurdas: aunque los átomos del gas se atraen entre sí y dan lugar a una presión negativa, el gas no se colapsa, un comportamiento que también se postula para la energía oscura en cosmología. Los motores térmicos supuestamente imposibles, como un motor de combustión con un rendimiento termodinámico superior al 100%, también pueden realizarse con la ayuda de temperaturas absolutas negativas.

Esta web utiliza cookies propias para su correcto funcionamiento. Al hacer clic en el botón Aceptar, acepta el uso de estas tecnologías y el procesamiento de tus datos para estos propósitos. Más información
Privacidad