LITERATURA ASTRONOMIA GEOLOGIA - Revista eureka

2
QUÍMICA
El zero absolut és la temperatura corresponent a 0 graus Kelvin o, el
que és el mateix, -273,15 graus en l’escala de Celsius, que és la que
fem servir habitualment nosaltres. Aquesta temperatura ha portat de
corcoll molts científics d’ençà que Guillaume Amontons va teoritzar sobre
la seva existència l’any 1702: segons ell, havia d’existir una temperatura
mínima per sota de la qual era impossible arribar. Molts investigadors
han volgut acostar-s’hi, i no precisament per saber si hi fa
molt de fred. Sembla ser que el zero absolut és una caixa de sorpreses.
Per entendre que existeixi aquesta temperatura
mínima a partir de la qual ja no
pot fer més fred hem de recordar què és
la temperatura en si: allò que anomenem
temperatura no és res més que la manifestació
del moviment de les partícules
que formen un cos, la manifestació de
la seva energia cinètica. Com més ràpid
es mouen, més calentes les percebem.
Recorda que les partícules d’un cos, els
àtoms, sempre estan en moviment; vibren,
giren, es desplacen. Fins i tot les
que formen un cos sòlid, encara que no
ho sembli, s’estan movent.
Així, quan escalfem alguna cosa, el que
estem provocant al cap i a la fi és que els
seus àtoms es moguin més ràpid.
Hem dit que com més gran és la velocitat
que portin, més elevada serà la temperatura...
Ah! Però què passaria si no es
v 2
v 1
moguessin gens? Just a la fusta. Acabem
de topar amb el zero absolut. Perquè, és
clar, estar-se més quiet que quiet, és impossible.
Una altra manera de manifestar l’existència
d’aquest zero absolut, d’una forma
una mica més pràctica, és comprovar
que a mesura que refredem un cos, el seu
volum disminueix (si la pressió es manté
constant). Si mesurem aquesta disminució
del volum a diferents temperatures,
i construïm un gràfic amb el volum a les
ordenades (l’eix de les Y) i la temperatura
a les abscisses (l’eix de les X), obtindrem
una recta -mireu el dibuixet per
seguir de prop l’explicació-. Extrapolant
aquesta recta fins allà on les ordenades
tenen valor zero topem amb la mínima
temperatura possible: -273,15ºC. Perquè...
Què vol dir tenir un volum zero?
Per no parlar d’un volum negatiu...
volum
Allà on fa més fred en tot l’univers és
a l’espai exterior, on la temperatura se
situa a 3 graus per sobre del zero absolut.
Per què no s’arriba fins al zero?
Sembla que la calor que va produir el
Big Bang, l’explosió que va crear l’univers,
es troba difosa per tot arreu i evita
que la temperatura en l’espai sigui
inferior als 3 graus Kelvin. La mesura
d’aquesta temperatura és una de les
evidències més importants que ens diu
que el Big Bang realment va ocórrer.
Els humans som capaços de fer molt
més que la natura quan es tracta de refredar
coses. Durant gairebé un segle
hem estat capaços de construir refrigeradors
que assoleixen temperatures per
sota dels 3 graus Kelvin de l’espai exterior.
Actualment, fins i tot, en alguns
laboratoris avançats com ara el Massachusetts
Institute of Technology s’han
pogut assolir temperatures de l’ordre de
vint nanoK, és a dir 0,00000002 graus
kelvin. Però per què no aconseguim arribar
al zero absolut? Per què no podem
aturar els àtoms?
En efecte, arribar al zero absolut és
del tot impossible des del punt de vista
pràctic. Per entendre perquè no podem
arribar al zero absolut hem de recórrer
al Tercer Principi de la termodinàmica.
Aquest principi diu que no podem arri-
bar al zero absolut mitjançant cap procediment
que consti d’un número finit
d’etapes. Què vol dir això? En altres paraules:
ens hi podem acostar tant com
vulguem, però mai hi arribarem del tot.
Imaginem-nos que volguéssim refredar
un gas fins al zero absolut. D’entrada
sabem que existeix una relació entre
la temperatura i la pressió del gas, de
manera que si el volum es manté constant,
la pressió disminueix a mesura
que el gas es refreda. Des d’un punt
de vista teòric, doncs, la pressió arribaria
a fer-se nul·la a la temperatura
de 0 graus Kelvin i les molècules deixarien
de bellugar-se. Però això sabem
que no pot arribar a passar mai perquè
tots els gasos condensarien (passarien
a l’estat líquid) abans que s’arribés a
aquesta temperatura.
tº C
E u r e k a T0 t1 t2 E u r e k a 2
© Imatge: Courtesy NASA/JPL-Caltech.