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sexta-feira, 24 de junho de 2011

Zero Kelvin

Da legenda, em francês: -273, zero absoluto; -196, congelamento do ar; -78, gelo seco (CO2); 0, congelamento da água; 20, temperatura de um corpo; 37, idem; 100, ponto de ebulição da água.

Of the tags, in french: -273, absolute zero; -196, air freezing; -78, dry ice (CO2); 0, water freezing; 20, a piece's temperature; 37, idem; 100, water boiling point.

Por que o zero absoluto é impossível de se atingir (0 kelvin ou −273.15°C)?

Praticamente, o trabalho necessário para retirar o calor de um gás aumenta à medida que ele se resfria, e uma quantidade infinita de trabalho seria necessária para esfriar algo até o zero absoluto (note aqui a semelhança com a impossibilidade de se acelerar um corpo à velocidade da luz, o que exige uma quantidade infinita de energia - e infinito é um paradoxo inadmissível em física).

Em termos quânticos, pode-se atribuir a impossibilidade ao Princípio de Incerteza de Heisenberg, que diz: quanto mais preciso for o grau de medição da velocidade de uma partícula, menos se sabe a respeito de sua posição, e vice versa.

Quando se sabe que seus átomos estão dentro da experiência, deve haver algum grau de incerteza sobre seu momentum ao se mantê-los acima do zero absoluto – a menos que essa experiência seja do tamanho do universo inteiro.

Why is absolute zero (0 kelvin or −273.15°C) an impossible goal?

Practically, the work needed to remove heat from a gas increases the colder you get, and an infinite amount of work would be needed to cool something to absolute zero (notice here the resemblance with the impossibility of accelerating a particle to the speed of light, which demands an infinte amount of energy - and infite is an inadmissible concept in physics).

In quantum terms, you can blame Heisenberg's Uncertainty Principle, which says the more precisely we know a particle's speed, the less we know about its position, and vice versa. If you know your atoms are inside your experiment, there must be some uncertainty in their momentum keeping them above absolute zero – unless your experiment is the size of the whole universe.

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