O QUE é O ZERO ABSOLUTO?

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Os canadenses não têm muito do que se orgulhar, mas podemos agradá-lo com nossa capacidade de resistir ao frio congelante. Agora, moro na costa oeste, por isso sou mole e fraco, raramente experimentando temperaturas abaixo de zero.

Mas, para alguns de meus irmãos canadenses, as temperaturas podem cair para níveis que sua mente e seu corpo mal conseguem compreender. Por exemplo, tenho um amigo que mora em Winnipeg, Manitoba. Por um dia no inverno passado, as temperaturas caíram -31C, mas com o vento, parecia -50C. Nesse mesmo dia, estava um agradável -29C em Marte. Em Marte!

Mas para os cientistas e o Universo, pode ficar muito mais frio. Tão frio, de fato, que eles usam uma escala de temperatura completamente diferente - Kelvin - para medir a que distância as coisas estão da temperatura mais fria possível: o Zero Absoluto.

Na escala Celsius, o Zero Absoluto é -273,15 graus. E em Fahrenheit, são -459,67 graus. Na escala Kelvin, no entanto, é muito simples. Zero absoluto é 0 Kelvin.

Neste ponto, um explicador científico tropeçará em um campo minado de uso incorreto. Não são 0 graus Kelvin, você não diz a parte dos graus, apenas a parte Kelvin. Apenas Kelvin.

Isso ocorre porque quando você mede algo de um ponto arbitrário, como a direção que você acabou de mudar, mudou de rumo 15 graus. Mas se você está medindo a partir de um ponto absoluto, como a temperatura física mais baixa definida pela natureza, diminui os graus porque é um absoluto. Um zero absoluto.

Claro, eu provavelmente também entendi errado. Este material é difícil.

Enfim, de volta ao Absolute Zero.

Zero absoluto é a temperatura mais baixa possível que teoricamente pode ser alcançada. Nesse ponto, nenhuma energia térmica pode ser extraída de um sistema, nenhum trabalho pode ser feito. Está morto Jim.

Mas é completamente teórico. É praticamente impossível resfriar algo no Zero Absoluto. Para esfriar algo, você precisa trabalhar para extrair calor. Quanto mais frio você fica, mais trabalho você precisa fazer. Para chegar ao Absolute Zero, você precisa colocar uma quantidade infinita de trabalho. E isso é ridículo.

Como você provavelmente aprendeu na aula de física ou química, a temperatura de um gás se traduz no movimento das partículas no gás. À medida que você resfria um gás, extraindo calor dele, as partículas diminuem.

Você pensaria, então, que, ao resfriar algo até Zero Absoluto, todo movimento de partículas nesse algo parava. Mas isso não é verdade.

Do ponto de vista da mecânica quântica, você nunca pode conhecer a posição e o momento das partículas ao mesmo tempo. Se as partículas parassem, você saberia o momento (zero) e a posição deles ... bem ali. O Universo e suas leis da física simplesmente não podem permitir que isso aconteça. Obrigado pelo princípio de incerteza de Heisenberg.

Portanto, sempre há um pouco de movimento, mesmo que você possa chegar ao Absolute Zero, o que você não consegue. Mas você não pode extrair mais calor dele.

O físico Robert Boyle foi um dos primeiros a considerar a possibilidade de uma temperatura mais baixa possível, que ele chamou de primum frigidum. Em 1702, Guillaume Amontons criou um termômetro que ele calculou que chegaria a -240 C. Bem perto, na verdade.

Mas foi Lord Kelvin, que criou essa escala absoluta em 1848, começando em -273 C, ou 0 kelvin.

Por essa medida, mesmo com seu vento frio, Winnipeg estava com 223 kelvin agradáveis naquele dia de inverno.

A superfície de Plutão, por outro lado, varia de um mínimo de 33 kelvin a um máximo de 55 kelvin. Isso é -240 C a -218 C.

A temperatura média de fundo em todo o Universo é de apenas 2,7 kelvin. Você não encontrará muitos lugares tão frios, a menos que chegue aos vastos vazios cósmicos que separam os aglomerados de galáxias.

Com o tempo, a temperatura de fundo do Universo continuará caindo, mas nunca chegará a zero absoluto. Mesmo em um ano de Googol, quando o último buraco negro supermassivo finalmente evaporou, e não resta calor utilizável em todo o Universo.

De fato, os astrônomos chamam esse futuro sombrio de "morte por calor" do Universo. É a morte por calor, como a morte de todo o calor. E felicidade.

Você pode se surpreender ao saber que a temperatura mais baixa de todo o Universo está bem aqui na Terra. Bem, às vezes, de qualquer maneira. E supondo que os alienígenas não tenham uma tecnologia melhor que a nossa, o que provavelmente eles têm.

No momento em que estou gravando este vídeo, os físicos usavam lasers para resfriar o gás Rubídio-87 para apenas 170 nanokelvin, uma pequena fração acima do Zero Absoluto. De fato, eles ganharam o Prêmio Nobel por seu trabalho na descoberta de condensados de Bose-Einstein.

A NASA está realmente trabalhando em um novo experimento chamado Cold Atom Lab, que enviará uma versão dessa tecnologia para a Estação Espacial Internacional, onde deve ser possível resfriar o material até 100 picokelvin. Está frio.

Aqui estão as suas sugestões. Zero absoluto é a temperatura mais baixa possível do que nunca, o ponto em que nenhuma energia térmica adicional pode ser extraída de um sistema. Nunca diga graus Kelvin, você causará tanto estremecimento. O Universo não pode igualar nossas habilidades de geração de frio ... ainda. Tome esse universo.

Eu adoraria ouvir a temperatura mais baixa que você já experimentou pessoalmente. Para mim, estava visitando Buffalo em dezembro. Isso não está certo.