O zero absoluto é o limite inferior de temperatura. Nessa temperatura, os átomos e demais partículas encontram-se perfeitamente estáticos, sem qualquer energia.
O zeroabsoluto 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.
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.
O zero absoluto é a menor temperatura teórica.
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.
Próximo ao zero absoluto, a entropia e a agitação dos átomos tornam-se nulas.
Por que não é possível alcançar o zero absoluto?
A impossibilidadedo 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.
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O que aconteceria no zero absoluto?
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.
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 processofunciona 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.
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
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HELERBROCK, Rafael.
"Zero absoluto"; Brasil Escola.
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/zero-absoluto.htm. Acesso em 24 de maio
de 2022.
1)Transformando a temperatura de 30 ºC para a escala Fahrenheit e, em seguida, convertendo-a para escala Kelvin,
quais as temperaturas registradas nas respectivas escalas?
1)Transformando a temperatura de 30 ºC para a escala Fahrenheit e, em seguida, convertendo-a para escala Kelvin,
quais as temperaturas registradas nas respectivas escalas?