Cero absoluto. Más frío imposible

El cero absoluto es la temperatura correspondiente a 0 grados kelvin o, lo que es lo mismo, -273’15 grados en la escala de Celsius, que es la que nosotros usamos habitualmente. Esta temperatura ha traído de cabeza a muchos científicos desde que Guillaume Amontons teorizó sobre su existencia en el año 1702: según él, debía de existir una temperatura mínima por debajo de la cual era imposible llegar. Muchos investigadores han querido acercarse, y no precisamente para saber si hace mucho frío. Parece ser que el cero absoluto es una caja de sorpresas.

¿De dónde surge la idea del cero absoluto?

Para entender que exista esta temperatura mínima a partir de la cual ya no puede hacer más frío debemos recordar qué es la temperatura en sí: aquello que denominamos ‘temperatura’ no es otra cosa que la manifestación del movimiento de las partículas que forman un cuerpo, la manifestación de su energía cinética. Cuanto más rápido se mueven, más caliente lo percibimos. Recuerda que las partículas de un cuerpo, los átomos, siempre están en movimiento; vibran, giran, se desplazan. Incluso las que forman un cuerpo sólido, aunque no lo parezca, se están moviendo. Así, cuando calentamos algo, lo que estamos provocando al fin y al cabo es que sus átomos se muevan más rápido. Hemos dicho que cuanto mayor es la velocidad que lleven los átomos, más elevada será la temperatura… Ah! ¿Pero qué pasaría si no se movieran en absoluto? Justo en el clavo. Acabamos de topar con el cero absoluto. Porque… claro está, estarse más quieto que quieto, es imposible.

Otra manera de manifestar la existencia de este cero absoluto, de una forma algo más práctica, es comprobar que a medida que enfriamos un cuerpo, su volumen disminuye (si la presión se mantiene constante). Si medimos esta disminución del volumen a diferentes temperaturas, y construimos una gráfica con el volumen en las ordenadas (el eje de las Y) y la temperatura en las abscisas (el eje de las X), obtendremos una recta. Extrapolando esta recta hasta allí donde las ordenadas tienen valor cero topamos con la mínima temperatura posible: -273,15ºC. La mínima porque… ¿qué quiere decir tener un volumen negativo? ¿Y un volumen cero?

Allí donde la gráfica cruza el eje de las X (temperatura) encontramos la temperatura en grados Celsius del cero absoluto: -273,15ºC.

El lugar más frío del universo

Allí donde hace más frío de todo el universo es en el espacio exterior, donde la temperatura se sitúa a 3 grados por encima del cero absoluto. ¿Por qué no se llega hasta el cero? Parece que el calor que produjo el Big Bang, la explosión que creó el universo, se encuentra difundido por todas partes y evita que la temperatura en el espacio sea inferior a los 3 grados kelvin. La medida de esta temperatura se una de las evidencias más importantes que nos dice que el Big Bang realmente ocurrió.

Inalcanzable

Los humanos somos capaces de hacer mucho más que la naturaleza cuando se trata de enfriar cosas. Durante casi un siglo hemos sido capaces de construir refrigeradores que alcanzan temperaturas inferiores a los 3 grados kelvin del espacio exterior. Actualmente, incluso, en algunos laboratorios adelantados como por ejemplo el Massachusetts Institute of Technology se han podido lograr temperaturas del orden de billonésimas de grado kelvin (es decir, 0,0000001 grados K). ¿Pero por qué no conseguimos llegar al cero absoluto? ¿Por qué no podemos detener los átomos?

En efecto, llegar al cero absoluto es completamente imposible desde el punto de vista práctico. Para entender por qué no podemos llegar al cero absoluto debemos recurrir al Tercer Principio de la Termodinámica. Este principio dice que no podemos llegar al cero absoluto mediante ningún procedimiento que conste de un número finito de etapas. ¿Qué quiere decir esto? En otras palabras: nos podemos acercar tanto como queramos, pero nunca llegaremos del todo.

Imaginémonos que quisiéramos enfriar un gas hasta el cero absoluto. De entrada sabemos que existe una relación entre la temperatura y la presión del gas, de forma que si el volumen se mantiene constante, la presión disminuye a medida que el gas se enfría. Desde un punto de vista teórico, pues, la presión llegaría a hacerse nula a la temperatura de 0 grados kelvin y las moléculas dejarían de menearse. Pero esto sabemos que no puede llegar a pasar nunca porque todos los gases condensan (pasan a estado líquido) por encima de esta temperatura.

Fuente: http://www.portaleureka.com/accesible/quimica/337-cero-absoluto

0 thoughts on “Cero absoluto. Más frío imposible

  • junio 5, 2013 at 4:26 pm
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    En este artículo, cuando nos referimos a El lugar más frío del Universo, evidentemente nos estamos refiriendo precisamente a la radiación de fondo. Contamos como se descubrió en ¿Por qué cambiamos la edad del Universo cada 2×3?

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  • junio 5, 2013 at 4:39 pm
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    Me he animado a reproducir este artículo del Cero Absoluto, porque hace poco he visto artículos de ¿Una nueva física por debajo del cero absoluto?
    Pero si habíamos dicho que era inalcanzable…

    En realidad sigue siendo así, pero parece que los científicos están acuñando el término de temperatura negativa, esto no quiere decir que más frío, pues este estado al parecer se manifiesta en un gas determinado como una agitación de partículas, por lo tanto un estado de mayor energía y más caliente. El dato sorprendente es que las partículas que adquieren la energía al enfriar el gas son las inversas a la Distribución de Boltzman, de ahí el concepto de temperatura negativa.

    No sabemos qué nos deparará este descubrimiento:
    http://noticiasdelaciencia.com/not/6541/_una_nueva_fisica_por__debajo__del_cero_absoluto_/

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