O que é o zero absoluto na ciência?

O zero absoluto é definido como o ponto em que não é mais possível remover o calor de um sistema, de acordo com a escala de temperatura absoluta ou termodinâmica. Isto corresponde a 0 Kelvin ou -273,15 ° C. Este é 0 na escala Rankine e -459,67 ° F.

A teoria cinética clássica postula que o zero absoluto não representa nenhum movimento de moléculas individuais. No entanto, evidências experimentais mostram que este não é o caso.

Em vez disso, evidências experimentais indicam que partículas em zero absoluto têm movimento vibracional mínimo. Em outras palavras, enquanto o calor não pode ser removido de um sistema em zero absoluto, ele não representa o menor estado de entalpia possível.

Na mecânica quântica, o zero absoluto representa a menor energia interna da matéria sólida em seu estado fundamental.

Zero absoluto e temperatura

A temperatura é usada para descrever o quão quente ou frio é um objeto. A temperatura de um objeto depende da velocidade com que seus átomos e moléculas oscilam.

Embora zero absoluto represente oscilações na velocidade mais lenta na qual eles funcionam, o movimento nunca para completamente.

Se é possível alcançar o zero absoluto

Não é possível, até agora, atingir o zero absoluto; embora os cientistas tenham abordado isso. O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) alcançou uma temperatura fria recorde de 700 nK (bilionésimos de Kelvin) em 1994. Os pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) estabeleceram um novo recorde de 0,45 nK em 2003.

Temperaturas Negativas

Físicos mostraram que é possível ter uma temperatura Kelvin (ou Rankine) negativa. No entanto, isso não significa que as partículas sejam mais frias que o zero absoluto; em vez disso, é uma indicação de que a energia diminuiu.

Isso ocorre porque a temperatura é uma quantidade termodinâmica que relaciona energia e entropia. Quando um sistema se aproxima de sua energia máxima, sua energia começa a diminuir.

Isso só ocorre em circunstâncias especiais, como em estados de quase-equilíbrio onde o spin não está em equilíbrio com um campo eletromagnético, mas tal atividade pode levar a uma temperatura negativa, mesmo que a energia seja adicionada.

Estranhamente, um sistema a uma temperatura negativa pode ser considerado mais quente do que um a uma temperatura positiva. Isso ocorre porque o calor é definido de acordo com a direção em que ele flui.

Normalmente, em um mundo de temperatura positiva, o calor flui do mais quente (como um fogão quente) para o mais frio (como um quarto). O calor fluiria de um sistema negativo para um sistema positivo.

Em 3 de janeiro de 2013, os cientistas formaram um gás quântico composto de átomos de potássio que tinham uma temperatura negativa, em termos de graus de liberdade de movimento. Antes disso (2011), Wolfgang Ketterle e sua equipe demonstraram a possibilidade de temperatura absoluta negativa em um sistema magnético.

Novas pesquisas sobre temperaturas negativas revelam um comportamento misterioso adicional. Por exemplo, Achim Rosch, um físico teórico da Universidade de Colônia, na Alemanha, calculou que átomos a uma temperatura absoluta negativa em um campo gravitacional podem se mover “para cima” e não apenas “para baixo”.

Gases subzero podem imitar a energia escura, o que força o universo a se expandir mais e mais rapidamente contra a atração gravitacional interna.






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