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O que é zero absoluto e como afeta os estudos sobre temperatura?

O zero absoluto é uma temperatura teórica na escala Kelvin, cujo surgimento busca ultrapassar os limites e desafiar a termodinâmica.

O zero absoluto representa a temperatura de menor energia possível numa escala progressiva. Nesse sentido, a teoria sobre termodinâmica entende que esse é o ponto no qual a energia cinética e térmica mutuamente equivalem a zero. No entanto, as leis desse campo de estudo afirmam que essa é uma temperatura teórica.

Basicamente, o zero absoluto não pode ser alcançado utilizando apenas métodos termodinâmicos. Dessa forma, na escala de Kelvin, o zero absoluto representa a -273,15ºC da escala Celsius. Sobretudo, utiliza-se como referencial o ponto de congelamento da água. Por outro lado, na escala Fahrenheit o zero absoluto equivale a -459,67ºF e 0 Ra na escala Rankine.

No geral, os cientistas atingiram temperaturas próximas ao zero absoluto nos laboratórios. Como consequência, a matéria reage com efeitos quânticos, como a supercondutividade e a superfluidez. Por fim, conheça mais curiosidades sobre essa expressão técnica, mas fascinante:

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É possível chegar no zero absoluto?

Acima de tudo, o zero absoluto é inatingível como afirma a 3ª Lei da Termodinâmica. Na prática, não existe qualquer porção de matéria em todo o Universo que alcance essa temperatura. Ou seja, ainda que se resfrie um corpo até alcançar as temperaturas apresentados anteriormente, nunca será possível chegar oficialmente a esse marco com as matérias.

No geral, isso decorre do princípio da incerteza de Heisenberg. Em resumo, esse princípio dita que não é possível medir de forma exata duas grandezas que são diretamente relacionadas. Como exemplo, a velocidade e a posição de uma partícula. Sendo assim, medir o zero absoluto viola o princípio da incerteza de Heisenberg que foi comprovado cientificamente antes.

A princípio, o zero absoluto surgiu a partir da determinação pelo Lorde Kelvin, que também desenvolveu a escala Kelvin. Nesse sentido, William Thomson, o 1º barão Kelvin, propôs uma medida de temperatura abaixo do menor limite de temperatura. Como consequência, os átomos devem estar parados, a pressão que é feita sob um gás deve ser igual a zero.

Basicamente, esse conceito partiu de testes que realizou com gases em seu laboratório. A partir desses experimentos, ele conseguiu alcançar ultrapassar o limite da temperatura e perceber que o material poderia chegar até -273ºC. Desse modo, surgiu a temperatura teórica do zero absoluto.

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Logo em seguida, outros cientistas formularam melhor esses conceitos com instrumentos e técnicas que evoluíram com o tempo. Posteriormente, descobriram que a medida de Lorde Kelvin seria mais ou menos na casa -273,15 ºC.

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O que acontece quando se alcança essa medida?

Apesar das tentativas, ainda não há indícios de que o zero absoluto tenha sido alcançado em algum lugar do mundo. Curiosamente, a menor temperatura já medida por um ser humano teve produção artificial em 2018. Desse modo, um experimento Cold Atom Laboratory (CAL) que está em órbita da Terra, a bordo da Estação Espacial Internacional.

Por fim, esse experimento ainda está acontecendo no espaço, porque a gravidade terrestre pode afetar essas medidas. No entanto, esses experimentos conseguiram obter temperaturas de até 1 picokelvin, o que é provavelmente a temperatura mais baixa do Universo. Sendo assim, diversos estudos nesse sentido permanecem em andamento no mundo e no espaço sideral.

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Como citado anteriormente, alcançar o zero absoluto causa efeitos quânticos e fenômenos físicos na matéria. Em primeiro lugar, tem-se a supercondutividade, quando o material se comporta como um condutor perfeito. Ou seja, há condução de corrente elétrica sem nenhuma dissipação de energia, ainda que o material não seja um bom condutor naturalmente.

Logo em seguida, tem-se a superfluidez, em que a substância funciona como fluidos perfeitos. Portanto, não há nenhum tipo de atrito com seu recipiente, o que permite com ele escape do espaço espontaneamente. Finalmente, temos o efeito Condensados de Bose-Einstein que acontece quando os átomos se comportam como uma onda, criando fenômenos ondulatórios atípicos.

E aí, aprendeu sobre o zero absoluto? Então leia sobre Sangue doce, o que é? Qual a explicação da Ciência

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