Este artigo explica o que é a temperatura zero absoluta. Além disso, você descobrirá qual é o valor do zero absoluto em diferentes escalas termométricas, bem como a história do zero absoluto.
O que é zero absoluto?
O zero absoluto é o valor de temperatura mais baixo que pode ser alcançado. O zero absoluto é o ponto inicial da escala termométrica Kelvin, da mesma forma, o zero absoluto é igual a -273,15ºC ou -459,67ºF.
A temperatura de um corpo é causada pelo movimento de suas partículas, ou seja, quanto maior a temperatura de um corpo, mais vibram suas partículas. Portanto, em teoria, na temperatura zero absoluto, as partículas não se movem. Porém, de acordo com os princípios da mecânica quântica, no zero absoluto deve haver energia residual.
Nesse sentido, de acordo com a terceira lei da termodinâmica, é impossível atingir o zero absoluto da termodinâmica. Na verdade, a temperatura mínima atingida é de 38 pK (0,000000000038 K) acima do zero absoluto; a temperatura do zero absoluto ainda não foi atingida.
Valor zero absoluto
O valor da temperatura zero absoluto nas diferentes escalas termométricas é:
| escala de temperatura | Valor zero absoluto |
|---|---|
| Graus Celsius | -273,15ºC |
| Kelvin | 0K |
| Graus Fahrenheit | -459,67ºF |
| Diplomas Rankine | 0ºR |
Portanto, as escalas de temperatura Kelvin e Rankine são absolutas porque consideram a temperatura zero como zero absoluto. Embora as escalas Celsius e Fahrenheit sejam relativas porque sua temperatura zero é outro valor, existem temperaturas negativas nessas escalas.
Temperaturas próximas do zero absoluto
Considerando a definição de temperatura do zero absoluto, nesta seção veremos os valores termométricos que foram registrados muito próximos do zero absoluto. Observe que a ausência de temperatura ainda não foi alcançada.
Sabe-se que no sistema solar existem áreas onde a temperatura se aproxima de -240 ºC. Por exemplo, nas crateras do pólo sul da Lua.
Além disso, a temperatura média do universo gira em torno de -270,42ºC, valor muito próximo do zero absoluto, mas ainda não atingindo -273,15ºC.
Por fim, o recorde de temperatura mais baixa já registrada foi alcançado em 2021, quando foi atingida a temperatura de 38 pK (0,000000000038 K). Logicamente, esta temperatura não era natural, mas foi obtida artificialmente através de uma experiência científica.
História do zero absoluto
Nesta última seção veremos a origem do conceito de zero absoluto, pois é mais antigo do que parece.
Já na Grécia antiga começou a ser considerada a existência de uma temperatura zero absoluto. Parmênides de Eleia (570 aC-475 aC) acreditava que havia uma substância elementar encontrada nesta temperatura. Mais tarde, Plutarco de Queroneia (46-120), deu o nome de Primum Frigidum a esta substância teórica.
Em 1665, Robert Boyle publicou uma publicação ( New Experiments and Observations on Absolute Zero ) na qual concluiu que o frio era a ausência de movimento das partículas. Ele também estabeleceu que o frio não era uma quantidade positiva, mas simplesmente uma falta de calor. . Além disso, Boyle argumentou que os cientistas deveriam primeiro considerar a existência da substância Primum Frigidum antes de discutir a sua natureza.
No início do século XVII, Guillaume Amontons (1663-1705) realizou diversas experiências relacionadas com a medição da temperatura através de um termómetro de ar. O francês observou que, numa ampla faixa de temperaturas, a diminuição da temperatura era proporcional à diminuição da pressão atmosférica. Portanto, ele chegou à conclusão de que o zero absoluto ocorreria quando a pressão atmosférica fosse zero. A extrapolação dos resultados de Amontons indicou que o zero absoluto estaria em -240ºC.
Partindo dos fundamentos estabelecidos por Amontons, Johan Heinrich Lambert (1728-1777) repetiu as suas experiências, mas com mais cuidado e utilizando melhores instrumentos. Assim, ele determinou que o zero absoluto estava em -270ºC, uma aproximação muito melhor do que antes. Por outro lado, ele disse que o zero absoluto deveria ser chamado de frio absoluto .
Finalmente, William Thomson (1824-1907), também conhecido como Lord Kelvin, abordou o significado do zero absoluto de um ângulo diferente. Em 1848, criou a escala termométrica Kelvin, baseada unicamente nos princípios fundamentais da termodinâmica e, portanto, independente das propriedades térmicas de qualquer substância. Além disso, aproveitou os resultados obtidos por Carnot em suas pesquisas sobre a eficiência da máquina térmica. Nessa escala de temperatura estabelecedora, ele colocou o zero absoluto em -273,15ºC.