Teoricamente, o zero absoluto é a temperatura mais fria possível em qualquer lugar do universo. É a base para a escala Kelvin, uma das três escalas de temperatura usadas na física e na vida cotidiana. O zero absoluto corresponde a 0 graus Kelvin, escrito como 0 K, que é equivalente a -273,15 ° Celsius (ou centígrado) e -459,67 ° Fahrenheit. A escala Kelvin não inclui números negativos nem símbolos de graus.
A própria temperatura é uma medida do movimento das partículas e, no zero absoluto, todas as partículas da natureza têm movimento mínimo associado à vibração, com um nível minúsculo de movimento na mecânica quântica nível. Os cientistas chegaram tentadoramente perto de atingir o zero absoluto em condições de laboratório, mas nunca o conseguiram.
As três escalas de temperatura e o zero absoluto
O ponto de fusão (ou congelamento) da água e o ponto de ebulição da água são definidos como 0 e 100 na escala Celsius, também conhecida como escala centígrada. A escala Fahrenheit não foi determinada com tais conveniências naturais em mente, e os pontos de fusão e ebulição da água correspondem a 32 ° F e 212 ° F, respectivamente.
As escalas Celsius e Kelvin têm a mesma unidade de medida; ou seja, cada aumento de um grau na temperatura Kelvin corresponde a um aumento de um grau na temperatura Celsius, embora sejam compensados em 273,15 graus.
Para converter entre Fahrenheit e Celsius, use:
F = 1.8C + 32
As implicações físicas do zero absoluto
A viabilidade de atingir o zero absoluto em experimentos científicos é limitada pelo fato de que quanto mais próximo do zero absoluto um cientista chega, mais difícil é remover qualquer calor remanescente do sistema - intervir nas poucas colisões atômicas restantes é virtualmente impossível. Em 1994, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia em Boulder, Colorado, atingiu uma temperatura baixa recorde de 700 nK, ou 700 bilionésimos de um grau e, em 2003, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts baixaram para 450 pK ou 0,45 nK.
Sob as limitações normais de temperatura do dia a dia, muitas reações físicas e químicas tornam-se visivelmente mais lentas. Pense em ligar seu carro em uma manhã fria de inverno em comparação com a mesma tarefa em um dia frio de outono, ou em como as reações em seu corpo se tornam mais rápidas quando você se aquece com exercícios.
Experimentos Notáveis
O observatório Planck da Agência Espacial Europeia, lançado ao espaço em 2009, incluiu instrumentos que foram congelados para 0,1 Kelvin, um ajuste necessário para evitar que a radiação de micro-ondas turva as câmeras de satélite a bordo visão. Isso foi alcançado após o lançamento em quatro etapas, algumas das quais envolveram a circulação de preparações de hidrogênio e hélio.
Em 2013, uma abordagem única para reduzir a temperatura permitiu aos pesquisadores da Ludwig-Maximilian University of Munich em Alemanha para forçar um pequeno número de átomos em um arranjo que parecia não apenas atingir o zero absoluto, mas ir abaixo isto. Eles usaram ímãs e lasers para mover um aglomerado de 100.000 átomos de potássio em um estado com temperatura negativa na escala absoluta.