O zero absoluto é a menor temperatura teórica à qual um corpo pode chegar. Trata-se do limite inferior da agitação térmica e correspondente a um estado físico em que toda a energia cinética e potencial de um sistema é igual a zero. De acordo com a terceira lei da Termodinâmica, se algum sistema atinge a temperatura do zero absoluto, sua entropia torna-se nula.
Veja também: 7 perguntas que a Física ainda não respondeu
Na escala termodinâmica de temperatura, graduada em kelvins, o zero absoluto equivale a 0 K, -273,15 ºC, ou, ainda, -459,67 ºF. Teoricamente, se algum sistema termodinâmico encontra-se nessa temperatura, todas as suas moléculas, átomos e elétrons estão em perfeito estado de repouso, sem qualquer energia cinética ou qualquer tipo de interação entre seus constituintes.
No entanto, quando a matéria encontra-se em temperaturas próximas do zero absoluto, as leis da Física mudam de comportamento. Em níveis tão baixos de energia, os efeitos quânticos passam a influenciar a dinâmica dos átomos e moléculas.
.jpg)
A consequência do surgimento de efeitos quânticos é que todo o determinismo e a possibilidade de medidas acuradas (que são comuns na Física clássica) deixam de fazer sentido, graças a uma propriedade quântica chamada de princípio da incerteza de Heisenberg.
De maneira bastante simplista, o princípio de Heisenberg é uma imposição da natureza que nos impede de conhecermos, com total precisão, qualquer grandeza física relacionada a sistemas quânticos.
Em outras palavras, graças a esse princípio, não é possível determinar com máxima precisão a posição de um átomo, pois, para isso, esse deveria estar perfeitamente estático, e isso não é permitido pelas propriedades da física quântica.
.jpg)
A impossibilidade do zero absoluto é explicada pela terceira lei da Termodinâmica. Essa lei, também conhecida como teorema ou postulado de Nernst, afirma que é impossível, por um número finito de transformações, que a entropia de um sistema torne-se nula.
Veja também: Conheça curiosidades sobre os raios que te deixarão de cabelo em pé
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)
Apesar de não ser possível atingir o zero absoluto, ao chegarmos a apenas alguns graus além dessa temperatura, alguns efeitos interessantes surgem: os átomos ficam muito próximos uns aos outros, mesmo os gases, como hidrogênio e hélio, tornam-se sólidos. Nessa temperatura, algumas substâncias apresentam propriedades supercondutoras, como as ligas de nióbio e titânio.
Alguns físicos teóricos também acreditam que, caso um corpo atingisse a temperatura do zero absoluto, sua massa deixaria de existir. O motivo desse comportamento está na energia de repouso, um conceito criado pelo físico alemão Albert Einstein. De acordo com a relação de Einstein entre massa e energia de repouso, um corpo sem qualquer energia não pode ter massa.
Veja também: Descobertas da Física que ocorreram por acidente
Existem diversas técnicas utilizadas pelos cientistas para que temperaturas próximas do zero absoluto sejam criadas artificialmente. Uma das maneiras mais usadas pelos cientistas para atingir 0 K é o resfriamento a laser.
O processo funciona assim: um fóton é emitido em direção a um átomo, esse fóton é absorvido e, em sequência, reemitido no sentido oposto. Entretanto, os fótons reemitidos apresentam energias um pouco maiores que os fótons incidentes, a diferença de energia é extraída do movimento do próprio átomo, que tem sua oscilação reduzida até que fique quase completamente parado.
Veja também: Saiba tudo sobre Termologia
O zero absoluto é inatingível, isto é, nunca mediremos nada nessa temperatura. Essa impossibilidade tem origem nas leis da Termodinâmica e também nas propriedades da Física quântica. O princípio da incerteza, por exemplo, garante que a energia de um sistema quântico nunca seja nula.
Uma outra maneira de entendermos a impossibilidade do zero absoluto diz respeito ao processo de medição de temperatura. Quando precisamos medir a temperatura de um corpo ou sistema, usamos um termômetro. No entanto, se colocarmos um termômetro para medir a temperatura de algum corpo, supostamente à temperatura de 0 K, esse instrumento trocará calor com o corpo, que terá sua temperatura aumentada, mesmo que em níveis microscópicos.
Por Me. Rafael Helerbrock
Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:
HELERBROCK, Rafael. "Zero absoluto"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/zero-absoluto.htm. Acesso em 07 de maio de 2021.
