O que é zero absoluto em termodinâmica? - Psicologia - 2023

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A temperatura ambiente é e tem sido ao longo da história um elemento muito determinante para a sobrevivência de diferentes seres vivos, e algo que tem marcado o futuro da evolução e, no caso dos humanos, a forma de compreender o mundo que nos rodeia .

Na verdade, grande parte da vida conhecida só pode viver dentro de limites térmicos, e até mesmo o movimento e a energia das partículas são alterados no nível molecular. Inclusive foi estipulada a existência de temperaturas extremas que podem fazer com que o movimento das partículas subatômicas cesse completamente, estando em total ausência de energia. É o caso do zero absoluto, conceito desenvolvido por Kelvin e cujas pesquisas possuem grande relevância científica.

Mas ... o que exatamente é zero absoluto? Ao longo deste artigo, vamos dar uma olhada.

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Zero absoluto: a que se refere esse conceito?

Chamamos zero absoluto a menor unidade de temperatura possível, -273,15ºC, situação em que as próprias partículas subatômicas se encontrariam sem nenhum tipo de energia e não seriam capazes de realizar nenhum tipo de movimento.

Isso ocorre devido ao fato de que diminuir a temperatura de um objeto implica em subtrair energia, de forma que o zero absoluto implicaria na ausência total desta.

É uma temperatura que não é encontrada na natureza e que se assume por enquanto hipotético (de fato, de acordo com o princípio de Nernst de indisponibilidade atingir esta temperatura é impossível), embora a experimentação científica tenha conseguido atingir temperaturas muito semelhantes.

No entanto, a descrição acima está ligada a uma percepção deste conceito do ponto de vista da mecânica clássica. Pesquisas posteriores que colocariam de lado a mecânica clássica para entrar na mecânica quântica propõem que, na realidade, nessa temperatura, ainda haveria uma quantidade mínima de energia que manteria as partículas em movimento, a chamada energia do ponto zero.

Embora antes das primeiras visões clássicas neste estado hipotético, a matéria deveria aparecer no estado sólido, pois não há movimento ou deveria desaparecer quando a massa fosse igual à energia e esta última totalmente ausente, a mecânica quântica propõe que quando existe energia, eles poderiam existir outros estados da matéria.

Investigações de Kelvin

O nome e conceito de zero absoluto vem da pesquisa e teoria de William Thomson, mais conhecido como Lord Kelvin, que partiu pela elaboração deste conceito de observar o comportamento dos gases e como eles variam seu volume proporcionalmente à queda da temperatura.

A partir disso, este pesquisador passou a calcular a que temperatura o volume de um gás seria zero, concluindo que corresponderia ao mencionado anteriormente.

Com base nas leis da termodinâmica, o autor criou sua própria escala de temperatura, a escala Kelvin, colocando o ponto de origem nessa temperatura mais baixa possível, o zero absoluto. Assim, uma temperatura de 0ºK corresponde ao zero absoluto, -273,15ºC. parte da criação do autor de uma escala de temperatura gerada das leis da termodinâmica da época (em 1836).

Existe algo além?

Levando em consideração que o zero absoluto é uma temperatura na qual não haveria movimento de partículas ou haveria apenas uma energia residual de zero absoluto, vale a pena imaginar se algo poderia existir além dessa temperatura.

Embora a lógica possa nos fazer pensar não, pesquisas realizadas por diferentes pesquisadores do Instituto Max Planck Eles parecem indicar que de fato poderia existir uma temperatura ainda mais baixa, e que ela corresponderia a temperaturas negativas na escala Kelvin (ou seja, abaixo do zero absoluto). É um fenômeno que só poderia ocorrer no nível quântico.

Isso ocorreria no caso de alguns gases, que com o uso de lasers e experimentação conseguiram ir de um pouco acima do zero absoluto para temperaturas negativas abaixo de zero. Essas temperaturas garantiriam que o gás em questão, preparado de forma que se contraísse em alta velocidade, permanecesse estabilizado. Nesse sentido, assemelha-se à energia escura que, segundo alguns especialistas, evita que o universo entre em colapso.

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Para que isso pode ser usado?

Saber a existência do zero absoluto repercute não apenas no plano teórico, mas também no prático. E é que quando são expostos a temperaturas próximas do zero absoluto, muitos materiais mudam muito suas propriedades.

Um exemplo disso é encontrado no fato de que, nessas temperaturas, as partículas subatômicas se condensam em um único grande átomo denominado condensado de Bose-Einstein. Da mesma forma, algumas propriedades que são especialmente interessantes para sua aplicação prática são encontradas na superfluidez ou supercondutividade que certos elementos podem alcançar sob essas condições térmicas.