O que é temperatura absoluta 0. Zero absoluto. A temperatura é medida em diferentes escalas

O que é temperatura absoluta 0.  Zero absoluto.  A temperatura é medida em diferentes escalas
O que é temperatura absoluta 0. Zero absoluto. A temperatura é medida em diferentes escalas

O zero absoluto corresponde a uma temperatura de -273,15 °C.

Acredita-se que o zero absoluto é inatingível na prática. Sua existência e posição na escala de temperatura decorrem da extrapolação dos fenômenos físicos observados, enquanto tal extrapolação mostra que no zero absoluto a energia do movimento térmico de moléculas e átomos de uma substância deve ser igual a zero, ou seja, a energia caótica o movimento das partículas para e elas formam uma estrutura ordenada, ocupando uma posição clara nos nós da rede cristalina. No entanto, de fato, mesmo na temperatura zero absoluto, os movimentos regulares das partículas que compõem a matéria permanecerão. As flutuações restantes, como vibrações de ponto zero, são devidas às propriedades quânticas das partículas e ao vácuo físico que as cerca.

Atualmente, os laboratórios físicos têm conseguido obter temperaturas que ultrapassam o zero absoluto em apenas alguns milionésimos de grau; é impossível alcançá-lo, de acordo com as leis da termodinâmica.

Notas

Literatura

  • G. Birmânia. Tempestade do zero absoluto. - M.: "Literatura infantil", 1983.

Veja também

Fundação Wikimedia. 2010.

Sinônimos:

Veja o que é "Absolute Zero" em outros dicionários:

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    zero absoluto- - [A.S. Goldberg. Dicionário de Energia Inglês Russo. 2006] Tópicos energia em geral EN zeropoint … Manual do Tradutor Técnico

    Ponto de referência de temperatura absoluta. Corresponde a 273,16 ° C. Atualmente, em laboratórios físicos, era possível obter uma temperatura superior ao zero absoluto em apenas alguns milionésimos de grau, mas para alcançá-la, de acordo com as leis ... ... Enciclopédia Collier

    zero absoluto- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273,16 K žemiau vandens trigubojo taško. Tai 273,16 °C, 459,69 °F arba 0 K temperatura. atitikmenys: inglês.… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

    zero absoluto- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: ingl. zero absoluto rs. zero absoluto... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Mesmo que você não seja um físico, provavelmente está familiarizado com o conceito de temperatura. Mas se de repente você não tiver sorte, você cresceu na floresta ou em outro planeta, aqui está uma breve visão geral.

A temperatura é uma medida da quantidade de energia aleatória interna em um material. A palavra "interno" é muito importante. Jogue uma bola de neve e, embora o movimento principal seja bastante rápido, a bola de neve permanecerá bastante fria. Por outro lado, se você observar as moléculas de ar voando pela sala, uma molécula comum de oxigênio frita a uma velocidade de milhares de quilômetros por hora.

Costumamos ficar em silêncio quando se trata de detalhes técnicos, então apenas para os especialistas, notamos que a temperatura é um pouco mais complicada do que dissemos. A verdadeira definição de temperatura é quanta energia você precisa gastar para cada unidade de entropia (desordem, se você quiser uma palavra melhor;). Mas vamos pular as sutilezas e focar apenas no fato de que moléculas aleatórias de ar ou água no gelo se moverão ou vibrarão cada vez mais devagar à medida que a temperatura cai.

O zero absoluto é -273,15 graus Celsius, -459,67 Fahrenheit e apenas 0 Kelvin. Este é o ponto onde o movimento térmico para completamente.

Tudo pára?

Na consideração clássica da questão, tudo para no zero absoluto, mas é neste momento que o terrível focinho da mecânica quântica espreita ao virar da esquina. Uma das previsões da mecânica quântica que estragou o sangue é que você nunca pode medir a posição exata ou o momento de uma partícula com perfeita certeza. Isso é conhecido como Princípio da incerteza de Heisenberg.

Se você pudesse resfriar uma sala selada até o zero absoluto, coisas estranhas aconteceriam (mais sobre isso em breve). A pressão do ar cairia para quase zero e, como a pressão do ar normalmente se opõe à gravidade, o ar entraria em colapso em uma camada muito fina no chão.

Mas mesmo assim, se você puder medir moléculas individuais, encontrará algo curioso: elas vibram e giram, um pouco - incerteza quântica em ação. Para pontuar os i: se você medir a rotação das moléculas de dióxido de carbono no zero absoluto, descobrirá que os átomos de oxigênio circulam o carbono a uma velocidade de vários quilômetros por hora - muito mais rápido do que você pensava.

A conversa chega a um impasse. Quando falamos sobre o mundo quântico, o movimento perde seu significado. Nesta escala, tudo é determinado pela incerteza, então não é que as partículas sejam estacionárias, você apenas você nunca será capaz medi-los assim como se ainda estivessem.

Quão baixo você pode cair?

Indo para o zero absoluto essencialmente se depara com os mesmos problemas que . É preciso uma quantidade infinita de energia para atingir a velocidade da luz, e atingir o zero absoluto requer uma quantidade infinita de calor para ser extraída. Ambos os processos são impossíveis, se houver.

Apesar de ainda não termos alcançado o estado real do zero absoluto, estamos muito próximos disso (embora "muito" neste caso seja um conceito muito solto; como uma rima infantil: dois, três, quatro, quatro e meio, quatro em uma corda, quatro por um fio, cinco). A temperatura mais baixa já registrada na Terra foi na Antártida em 1983, com -89,15 graus Celsius (184K).

Claro, se você quer se refrescar como uma criança, precisa mergulhar nas profundezas do espaço. Todo o universo está inundado com os restos de radiação do Big Bang, nas regiões mais vazias do espaço - 2,73 graus Kelvin, que é um pouco mais fria que a temperatura do hélio líquido, que conseguimos na Terra há um século.

Mas os físicos de baixa temperatura estão usando raios congelantes para levar a tecnologia a um nível totalmente novo. Pode surpreendê-lo que os feixes de congelamento tomem a forma de lasers. Mas como? Os lasers devem queimar.

Isso mesmo, mas os lasers têm uma característica - pode-se até dizer, um ultimato: toda a luz é emitida na mesma frequência. Átomos neutros comuns não interagem com a luz, a menos que a frequência seja sintonizada com precisão. Se o átomo voa em direção à fonte de luz, a luz recebe um desvio Doppler e vai para uma frequência mais alta. Um átomo absorve menos energia de fótons do que poderia. Então, se você definir o laser mais baixo, os átomos em movimento rápido absorverão a luz, e a emissão de um fóton em uma direção aleatória perderá um pouco de energia em média. Se você repetir o processo, poderá resfriar o gás para menos de um nanoKelvin, um bilionésimo de grau.

Tudo se torna mais extremo. O recorde mundial para a temperatura mais fria é menos de um décimo de bilhão de graus acima do zero absoluto. Dispositivos que conseguem isso prendem átomos em campos magnéticos. A "temperatura" não depende tanto dos próprios átomos, mas do spin dos núcleos atômicos.

Agora, para restabelecer a justiça, precisamos sonhar um pouco. Quando normalmente imaginamos algo congelado a um bilionésimo de grau, você certamente obterá uma imagem de até mesmo moléculas de ar congelando no lugar. Pode-se até imaginar um dispositivo apocalíptico destrutivo que congela os spins dos átomos.

Em última análise, se você realmente deseja experimentar baixas temperaturas, tudo o que você precisa fazer é esperar. Após cerca de 17 bilhões de anos, a radiação de fundo no Universo esfriará para 1K. Em 95 bilhões de anos, a temperatura será de cerca de 0,01K. Em 400 bilhões de anos, o espaço profundo será tão frio quanto o experimento mais frio da Terra, e ainda mais frio depois disso. Se você está se perguntando por que o universo está esfriando tão rápido, agradeça aos nossos velhos amigos: entropia e energia escura. O universo está em um modo de aceleração, entrando em um período de crescimento exponencial que continuará para sempre. As coisas vão congelar muito rapidamente.

Qual é o nosso negócio?

Tudo isso, claro, é maravilhoso, e quebrar recordes também é bom. Mas qual é o ponto? Bem, existem muitas boas razões para entender as terras baixas de temperatura, e não apenas como vencedor.

Os mocinhos do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, por exemplo, gostariam apenas de fazer relógios legais. Os padrões de tempo são baseados em coisas como a frequência do átomo de césio. Se o átomo de césio se mover muito, há uma incerteza nas medições, o que acabará por causar o mau funcionamento do relógio.

Mas o mais importante, especialmente do ponto de vista científico, é que os materiais se comportam de forma insana em temperaturas extremamente baixas. Por exemplo, assim como um laser é composto de fótons que são sincronizados entre si - na mesma frequência e fase -, o material conhecido como condensado de Bose-Einstein pode ser criado. Nele, todos os átomos estão no mesmo estado. Ou imagine um amálgama em que cada átomo perde sua individualidade e toda a massa reage como um superátomo nulo.

Em temperaturas muito baixas, muitos materiais se tornam superfluidos, o que significa que podem ser completamente viscosos, empilhar em camadas ultrafinas e até mesmo desafiar a gravidade para obter um mínimo de energia. Também em baixas temperaturas, muitos materiais se tornam supercondutores, o que significa que não possuem resistência elétrica. capaz de responder a campos magnéticos externos de forma a cancelá-los completamente dentro do metal. Como resultado, você pode combinar a temperatura fria e o ímã e obter algo como levitação.

Por que existe um zero absoluto, mas não um máximo absoluto?


Vejamos o outro extremo. Se a temperatura é apenas uma medida de energia, então podemos simplesmente imaginar os átomos se aproximando cada vez mais da velocidade da luz. Não pode continuar indefinidamente, pode?

Há uma resposta curta: não sabemos. É perfeitamente possível que exista literalmente uma temperatura infinita, mas se houver um limite absoluto, o universo primitivo fornece algumas pistas bastante interessantes sobre o que é. A temperatura mais alta que já existiu (pelo menos em nosso universo) provavelmente aconteceu no chamado "tempo de Planck". Foi um momento 10^-43 segundos depois do Big Bang, quando a gravidade se separou da mecânica quântica e da física se tornou exatamente o que é agora. A temperatura naquela época era cerca de 10^32 K. Isso é um septilhão de vezes mais quente que o interior do nosso Sol.

Novamente, não temos certeza se esta é a temperatura mais quente de todos os tempos. Como nem sequer temos um grande modelo do universo na época de Planck, nem temos certeza de que o universo estava fervendo nesse estado. De qualquer forma, estamos muitas vezes mais próximos do zero absoluto do que do calor absoluto.

Temperatura zero absoluta

Temperatura zero absoluta(menos frequentemente temperatura zero absoluto) é o limite mínimo de temperatura que um corpo físico no Universo pode ter. O zero absoluto serve como ponto de partida para uma escala de temperatura absoluta, como a escala Kelvin. Em 1954, a X Conferência Geral de Pesos e Medidas estabeleceu uma escala de temperatura termodinâmica com um ponto de referência - o ponto triplo da água, cuja temperatura é considerada 273,16 K (exatamente), o que corresponde a 0,01 ° C, de modo que na escala Celsius, o zero absoluto corresponde à temperatura -273,15°C.

Fenômenos observados perto do zero absoluto

Em temperaturas próximas ao zero absoluto, efeitos puramente quânticos podem ser observados no nível macroscópico, como:

Notas

Literatura

  • G. Birmânia. Tempestade do zero absoluto. - M.: "Literatura infantil", 1983

Veja também


Fundação Wikimedia. 2010.

  • gore
  • Kshapanaka

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    ZERO ABSOLUTO- temperatura, ponto de referência de temperatura de acordo com a escala de temperatura termodinâmica. O zero absoluto está localizado 273,16°C abaixo da temperatura do ponto triplo da água (0,01°C). O zero absoluto é fundamentalmente inatingível, as temperaturas foram praticamente atingidas, ... ... Enciclopédia Moderna

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Que pode ter um corpo físico no Universo. O zero absoluto serve como ponto de partida para uma escala de temperatura absoluta, como a escala Kelvin. Em 1954, a X Conferência Geral de Pesos e Medidas estabeleceu uma escala de temperatura termodinâmica com um ponto de referência - o ponto triplo da água, cuja temperatura é considerada 273,16 K (exatamente), o que corresponde a 0,01 ° C, de modo que na escala Celsius, o zero absoluto corresponde à temperatura -273,15°C ou -459,67°F (Fahrenheit).

História

Em 1703, o físico francês Guillaume Amontons (fr. Guillaume Amontons) introduziu um termômetro de ar, no qual a temperatura na qual o ar "perde toda a sua elasticidade" era tomada como o zero da escala. O valor que ele calculou foi de -239,5 °C.

Na teoria cinética do calor de M. V. Lomonosov, o calor é explicado pelo movimento “rotativo”. A cessação do movimento significa o grau máximo de frio (de acordo com a terminologia moderna, zero absoluto).

Na obra "Pirometria" publicada em 1779, o cientista alemão Lambert (alemão: Johann Heinrich Lambert) especificou o valor obtido por Amonton e obteve -270 ° C


O que é zero absoluto (mais frequentemente - zero)? Essa temperatura realmente existe em algum lugar do universo? Podemos resfriar qualquer coisa até o zero absoluto na vida real? Se você está se perguntando se é possível superar uma onda de frio, vamos explorar os limites mais distantes da temperatura fria...

O que é zero absoluto (mais frequentemente - zero)? Essa temperatura realmente existe em algum lugar do universo? Podemos resfriar qualquer coisa até o zero absoluto na vida real? Se você está se perguntando se é possível superar uma onda de frio, vamos explorar os limites mais distantes da temperatura fria...

Mesmo que você não seja um físico, provavelmente está familiarizado com o conceito de temperatura. A temperatura é uma medida da quantidade de energia aleatória interna em um material. A palavra "interno" é muito importante. Jogue uma bola de neve e, embora o movimento principal seja bastante rápido, a bola de neve permanecerá bastante fria. Por outro lado, se você observar as moléculas de ar voando pela sala, uma molécula comum de oxigênio frita a uma velocidade de milhares de quilômetros por hora.

Costumamos ficar em silêncio quando se trata de detalhes técnicos, então apenas para os especialistas, notamos que a temperatura é um pouco mais complicada do que dissemos. A verdadeira definição de temperatura é quanta energia você precisa gastar para cada unidade de entropia (desordem, se você quiser uma palavra melhor). Mas vamos pular as sutilezas e focar apenas no fato de que moléculas aleatórias de ar ou água no gelo se moverão ou vibrarão cada vez mais devagar à medida que a temperatura cai.

O zero absoluto é -273,15 graus Celsius, -459,67 Fahrenheit e apenas 0 Kelvin. Este é o ponto onde o movimento térmico para completamente.


Tudo pára?

Na consideração clássica da questão, tudo para no zero absoluto, mas é neste momento que o terrível focinho da mecânica quântica espreita ao virar da esquina. Uma das previsões da mecânica quântica que contaminou o sangue de alguns físicos é que você nunca pode medir a posição exata ou o momento de uma partícula com perfeita certeza. Isso é conhecido como o princípio da incerteza de Heisenberg.

Se você pudesse resfriar uma sala selada até o zero absoluto, coisas estranhas aconteceriam (mais sobre isso em breve). A pressão do ar cairia para quase zero e, como a pressão do ar normalmente se opõe à gravidade, o ar entraria em colapso em uma camada muito fina no chão.

Mas mesmo assim, se você puder medir moléculas individuais, encontrará algo curioso: elas vibram e giram, um pouco - incerteza quântica em ação. Para pontilhar os i, se você medir a rotação das moléculas de dióxido de carbono no zero absoluto, descobrirá que os átomos de oxigênio circulam o carbono a uma velocidade de vários quilômetros por hora - muito mais rápido do que você pensava.

A conversa chega a um impasse. Quando falamos sobre o mundo quântico, o movimento perde seu significado. Nessas escalas, tudo é definido pela incerteza, então não é que as partículas sejam estacionárias, você simplesmente nunca pode medi-las como se fossem estacionárias.


Quão baixo você pode cair?

Ir para o zero absoluto tem essencialmente os mesmos problemas que ir para a velocidade da luz. É preciso uma quantidade infinita de energia para atingir a velocidade da luz, e atingir o zero absoluto requer uma quantidade infinita de calor para ser extraída. Ambos os processos são impossíveis, se houver.

Apesar de ainda não termos alcançado o estado real do zero absoluto, estamos muito próximos disso (embora "muito" neste caso seja um conceito muito solto; como uma rima infantil: dois, três, quatro, quatro e meio, quatro em uma corda, quatro por um fio, cinco). A temperatura mais baixa já registrada na Terra foi na Antártida em 1983, com -89,15 graus Celsius (184K).

Claro, se você quer se refrescar como uma criança, precisa mergulhar nas profundezas do espaço. Todo o universo está inundado com os restos de radiação do Big Bang, nas regiões mais vazias do espaço - 2,73 graus Kelvin, que é um pouco mais fria que a temperatura do hélio líquido, que conseguimos na Terra há um século.

Mas os físicos de baixa temperatura estão usando raios congelantes para levar a tecnologia a um nível totalmente novo. Pode surpreendê-lo que os feixes de congelamento tomem a forma de lasers. Mas como? Os lasers devem queimar.

Isso mesmo, mas os lasers têm uma característica - pode-se até dizer, um ultimato: toda a luz é emitida na mesma frequência. Átomos neutros comuns não interagem com a luz, a menos que a frequência seja sintonizada com precisão. Se o átomo voa em direção à fonte de luz, a luz recebe um desvio Doppler e vai para uma frequência mais alta. Um átomo absorve menos energia de fótons do que poderia. Então, se você definir o laser mais baixo, os átomos em movimento rápido absorverão a luz, e a emissão de um fóton em uma direção aleatória perderá um pouco de energia em média. Se você repetir o processo, poderá resfriar o gás para menos de um nanoKelvin, um bilionésimo de grau.

Tudo se torna mais extremo. O recorde mundial para a temperatura mais fria é menos de um décimo de bilhão de graus acima do zero absoluto. Dispositivos que conseguem isso prendem átomos em campos magnéticos. A "temperatura" não depende tanto dos próprios átomos, mas do spin dos núcleos atômicos.

Agora, para restabelecer a justiça, precisamos sonhar um pouco. Quando normalmente imaginamos algo congelado a um bilionésimo de grau, você certamente obterá uma imagem de até mesmo moléculas de ar congelando no lugar. Pode-se até imaginar um dispositivo apocalíptico destrutivo que congela os spins dos átomos.

Em última análise, se você realmente deseja experimentar baixas temperaturas, tudo o que você precisa fazer é esperar. Após cerca de 17 bilhões de anos, a radiação de fundo no Universo esfriará para 1K. Em 95 bilhões de anos, a temperatura será de cerca de 0,01K. Em 400 bilhões de anos, o espaço profundo será tão frio quanto o experimento mais frio da Terra, e ainda mais frio depois disso.

Se você está se perguntando por que o universo está esfriando tão rapidamente, agradeça aos nossos velhos amigos: entropia e energia escura. O universo está em um modo de aceleração, entrando em um período de crescimento exponencial que continuará para sempre. As coisas vão congelar muito rapidamente.


Qual é o nosso negócio?

Tudo isso, claro, é maravilhoso, e quebrar recordes também é bom. Mas qual é o ponto? Bem, existem muitas boas razões para entender as terras baixas de temperatura, e não apenas como vencedor.

Os mocinhos do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, por exemplo, gostariam apenas de fazer relógios legais. Os padrões de tempo são baseados em coisas como a frequência do átomo de césio. Se o átomo de césio se mover muito, há uma incerteza nas medições, o que acabará por causar o mau funcionamento do relógio.

Mas o mais importante, especialmente do ponto de vista científico, é que os materiais se comportam de forma insana em temperaturas extremamente baixas. Por exemplo, assim como um laser é composto de fótons que são sincronizados entre si - na mesma frequência e fase -, o material conhecido como condensado de Bose-Einstein pode ser criado. Nele, todos os átomos estão no mesmo estado. Ou imagine um amálgama em que cada átomo perde sua individualidade e toda a massa reage como um superátomo nulo.

Em temperaturas muito baixas, muitos materiais se tornam superfluidos, o que significa que podem ser completamente viscosos, empilhar em camadas ultrafinas e até mesmo desafiar a gravidade para obter um mínimo de energia. Também em baixas temperaturas, muitos materiais se tornam supercondutores, o que significa que não possuem resistência elétrica.

Os supercondutores são capazes de responder a campos magnéticos externos de forma a cancelá-los completamente dentro do metal. Como resultado, você pode combinar a temperatura fria e o ímã e obter algo como levitação.


Por que existe um zero absoluto, mas não um máximo absoluto?

Vejamos o outro extremo. Se a temperatura é apenas uma medida de energia, então você pode imaginar os átomos se aproximando cada vez mais da velocidade da luz. Não pode continuar indefinidamente, pode?

Há uma resposta curta: não sabemos. É perfeitamente possível que exista literalmente uma temperatura infinita, mas se houver um limite absoluto, o universo primitivo fornece algumas pistas bastante interessantes sobre o que é. A temperatura mais alta que já existiu (pelo menos em nosso universo) provavelmente aconteceu no chamado "tempo de Planck".

Foi um momento 10^-43 segundos depois do Big Bang, quando a gravidade se separou da mecânica quântica e da física se tornou exatamente o que é agora. A temperatura naquela época era cerca de 10^32 K. Isso é um septilhão de vezes mais quente que o interior do nosso Sol.

Novamente, não temos certeza se esta é a temperatura mais quente de todos os tempos. Como nem sequer temos um grande modelo do universo na época de Planck, nem temos certeza de que o universo estava fervendo nesse estado. De qualquer forma, estamos muitas vezes mais próximos do zero absoluto do que do calor absoluto.