Mostrar código-fonte de Zero absoluto

O '''zero absoluto''' é a menor [[temperatura]] teórica possível. Mais formalmente, é a temperatura na qual a [[entropia]] atinge seu valor mínimo e, segundo a interpretação clássica, a [[energia cinética]] e [[energia térmica|térmica]] valem zero. As [[termodinâmica|leis da termodinâmica]] afirmam que o zero absoluto não pode ser alcançado utilizando-se apenas métodos termodinâmicos. Um sistema no zero absoluto ainda possui a menor quantidade de energia possível segundo a [[mecânica quântica]] - a energia cinética de seu estado menos energético não pode ser removida.{{carece de fontes|data=dezembro de 2012}}

Por convenção, o zero absoluto é definido como 0 K na escala Kelvin e -273,15°C na escala Celsius.<ref name=sib2115>{{cite web|title=Unit of thermodynamic temperature (kelvin)|pages=Seção 2.1.1.5 |url=http://www1.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter2/2-1/2-1-1/kelvin.html|publisher=Bureau International des Poids et Mesures|date=13 Março 2010 1967}}</ref><ref name="arora">{{cite book|title=Thermodynamics|first1=C. P.|last1=Arora|publisher=Tata McGraw-Hill
|year=2001|isbn=0-07-462014-2|page=Tabela 2.4 página 43|url=http://books.google.com/books?id=w8GhW3J8RHIC&pg=PA43}}
</ref>  Isto equivale a -459,67°F na escala Fahrenheit e 0 Ra na escala Rankine.<ref>{{Cite web |url=http://www.smithsonianmag.com/science-nature/absolute-zero-200801.html|last1=Zielinski|first1=Sarah|date=1 Janeiro 2008|title=Absolute Zero|publisher=Smithsonian Institution}}</ref><ref name="arora" />Cientistas já atingiram temperaturas muito próximas do zero absoluto, onde a matéria exibe efeitos quânticos como, por exemplo, a [[supercondutividade]] e a [[superfluidez]].

== Escalas de temperatura absolutas ==
Temperatura absoluta, ou temperatura termodinâmica, é convencionalmente medida em Kelvins, que possui os mesmos incrementos da escala Celsius e é amplamente usada, ou em Rankine, que compartilha a mesma unidade da escala Fahrenheit e é raramente utilizada.<ref>http://www.colegioweb.com.br/fisica/escala-rankine.html Escala Rankine</ref>
{| class="wikitable"
|-
! Escala !! Zero absoluto !! Ponto de fusão da água !! Ponto de ebulição da água
|-
| [[Kelvin]] || 0 K || 273,15 K || 373,15 K
|-
| [[Rankine]] || 0 Ra || 491,67 Ra || 671,67 Ra
|-
| [[Celsius]] || -273,15ºC || 0ºC || 100ºC
|-
| [[Fahrenheit]] || -459,67ºF || 32ºF || 212ºF
|-
| [[Réaumur]] || -218,52ºRé || 0ºRé || 80ºRé
|}

== A Termodinâmica do zero absoluto ==
Em temperaturas próximas a 0 K, praticamente todo movimento molecular cessa e, quando a entropia = ''S'', Δ''S'' = 0 para qualquer [[transformação adiabática|processo adiabático]], substâncias puras podem formar (idealmente) [[cristais]] perfeitos conforme ''T'' tende a 0. A terceira lei da termodinâmica de [[Max Planck]] afirma que a entropia de um cristal perfeito desaparece no zero absoluto. O teorema original do calor de [[Walther Nernst|Nernst]] faz a menos controversa afirmação que  a variação na entropia para qualquer processo isotérmico tende a 0 conforme ''T'' também tende a 0:
:<math> \lim_{T \to 0} \Delta S = 0 </math>

Isso implica que a entropia de um cristal perfeito simplesmente se aproxima de um valor constante.
O postulado de Nernst identifica a [[transformação isotérmica|isoterma]] ''T'' = 0 como coincidente com a adiabata ''S'' = 0, embora outras isotermas e adiabatas sejam distintas. Já que duas adiabatas nunca se interceptam, somente a que representa ''S'' = 0 pode intersectar a isoterma ''T'' = 0. Consequentemente, nenhum processo adiabático que começa em uma temperatura diferente de zero pode levar ao zero absoluto. <ref name=cullen>{{citar livro|sobrenome=Cullen|título=Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics|páginas=189-190}}</ref> Uma afirmação mais assertiva é de que é impossível atingir o zero absoluto por qualquer procedimento em um número finito de etapas. <ref>{{citar livro|sobrenome=guggenheim|página=157|título=Termodinâmica - Tratamento Promovido de Químicos e Físicos}}</ref>
O [[calor específico]] e a entropia de um cristal puro são proporcionais a ''T''<sup>3</sup>, enquanto que a [[entalpia]] é proporcional a ''T''<sup>4</sup>. Essas grandezas diminuem quando ''T'' tende a 0, também se aproximando de 0. O calor específico tende a 0 em qualquer material no zero absoluto, não necessariamente em cristais, assim como o coeficiente de [[expansão térmica]].
Segundo a relação entre a varição da [[Energia Livre de Gibbs]], da entalpia e da entropia
:<math> \Delta G = \Delta H - T \Delta S \,</math>
quando ''T'' diminui, Δ''G'' e Δ''H'' se aproximam. Como em processos espontâneos Δ''G'' < 0, quando ''T'' = 0, Δ''H'' < 0 e o processo é exotérmico. Isto confirma que o estado mais estável de um sistema é o que envolve a maior liberação de calor. <ref name=cullen />

== História ==
[[File:Robert Boyle 0001.jpg|thumb|right|Boyle foi o primeiro a ter a ideia do zero absoluto.]]
[[Robert Boyle]] foi o pioneiro da ideia de um zero absoluto. Sua obra de 1665, New Experiments and Observations touching Cold, articulou a disputa conhecida como primum frigidum.<ref>{{cite book|url=http://books.google.com/books?id=8vRaAAAAMAAJ&pg=PA651&lpg=PA651&dq=Primum+frigidum&source=bl&ots=Lg04LuNx5f&sig=_PZ0rjajpw3kAxtnBDsERWPwic8&hl=en&ei=ITeITL77C8OlnQeBleXjCw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=7&ved=0CDQQ6AEwBg#v=onepage&q=Primula%20frigidum&f=false|title=The Stanford Dictionary of Anglicised Words and Phrases By John Frederick Stanford}}</ref> O conceito era bem conhecido por [[Naturalismo|Naturalistas]] da época. Alguns afirmavam que uma temperatura mínima ocorria na terra (um dos chamados "quatro elementos"), outros no ar ou até na água. Mas todos concordavam que "Há algum corpo que é por sua própria natureza tão frio e que na sua companhia todos os outros corpos adquirem tal qualidade."<ref>{{cite book|last=Boyle|first=Robert|title=New Experiments and Observations touching Cold|year=1665}}</ref>

=== Limite para o "grau de frieza" ===
A questão sobre a existência ou não de um limite para o nível de frieza, e, se sim, onde deve ser colocado o zero, foi primeiro pensada pelo médico francês [[Guillaume Amontons]] em 1702, relacionada com as melhorias feitas no termômetro de ar. No seu instrumento, a temperatura era indicada pela altura na qual uma coluna de mercúrio era sustentada por uma certa massa de ar, o volume' ou "mola", variava com o calor a qual era submetido. Amontons portanto argumentou que o zero absoluto deveria ser a temperatura na qual o volume de ar era reduzido a nada. De acordo com a escala por ele utilizada, o [[ponto de ebulição]] da água era +73 e o [[ponto de fusão]] do gelo +51, portanto o zero de sua escala seria equivalente a cerca de -240°C.<ref>Cardwell, D.S.L. (1971). From Watt to Clausius: The Rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age. Heinemann. ISBN 0-435-54150-1. , pp18-19</ref> Essa aproximação do valor moderno adotado de -273,15°C para o zero no termômetro de ar foi melhorada em 1779 por [[Johann Heinrich Lambert]], que observou -270°C como o "frio máximo".<ref>{{cite book|last=Lambert|first=Johann Heinrich|title=Pirometria|location=Berlim|year=1779|oclc=165756016}}</ref>

Valores desta ordem para o zero absoluto não foram, entretanto, universalmente adotados nesse período. [[Pierre-Simon Laplace]] e [[Antoine Lavoisier]], no seu tratado de 1780 sobre calor, chegaram a valores variando entre 1500 a 3000 graus abaixo do ponto de congelamento da água. [[John Dalton]] em ''Novo Sistema de Filosofia Química'' apresentou dez cálculos desse valor, e finalmente adotou -3000°C como o zero natural da temperatura.

Depois de [[James Prescott Joule]] ter determinado o equivalente mecânico do [[calor]], [[William Thomson|Lorde Kelvin]] abordou o problema de um ponto de vista completamente diferente, e em 1848 inventou uma escala de temperatura absoluta que não dependia das propriedades da substância e era baseada somente nas leis fundamentais da termodinâmica. Ele baseou-se no princípio de que sua escala fosse construída com o zero em -273,15°C, quase a mesma temperatura do zero no termômetro de ar.<ref>{{cite encyclopedia|url=http://www.1911encyclopedia.org/Cold|title=Frio|encyclopedia=Encyclopædia Britannica|edition=Décima primeira|year=1911|publisher=The LoveToKnow Wiki}}</ref>

== Temperaturas extremamente baixas ==
[[File:Boomerang nebula.jpg|thumb|right|A rápida expansão dos gases que deixam a [[Nebulosa do Bumerangue]], a 5000 [[ano luz|anos luz]] da Terra, é a causa da menor temperatura já observada fora de um laboratório: 1 K.]]
O zero absoluto não pode ser atingido, porém é possível chegar a temperaturas muito próximas dele através do uso de refrigeradores criogênicos, e desmagnetização adiabática nuclear. O uso de resfriamento a laser já produziu temperaturas na ordem de bilhonésimos de Kelvin.<ref>{{cite web|title=Cosmos Online – Verging on absolute zero|url=http://www.cosmosmagazine.com/features/online/2176/verging-absolute-zero|date=200-09-04|author=Catchpole, Heather}}</ref>
Em temperaturas extremamente baixas, nas vizinhanças do zero absoluto, a matéria exibe muitas propriedades extraordinárias, incluindo a [[supercondutividade]] (quando a matéria não exibe [[resistência elétrica]]), a [[superfluidez]] (quando a viscosidade de um fluido é zero) e a [[Condensação de Bose-Einstein]]. 

=== Recordes ===
Até 2004, a temperatura mais baixa obtida para um condensado Bose-Einstein era de 450 pK, ou 0,00000000045 K, obtida por [[Wolfgang Ketterle]] e colegas do [[Massachusetts Institute of Technology|MIT]].<ref>[http://physicsweb.org/article/news/7/9/8 Bose-Einstein condensates break temperature record]</ref> A mais baixa temperatura já obtida foi de 100 pK, durante uma experiência de ordenação magnética nuclear em 1999 no Laboratório de Baixas Temperaturas da Universidade de Tecnologia de [[Helsinque]]<ref>{{cite web|url = http://ltl.tkk.fi/wiki/LTL/World_record_in_low_temperatures|title = World record in low temperatures|archiveurl= http://web.archive.org/web/20090618075820/http://ltl.tkk.fi/wiki/LTL/World_record_in_low_temperatures| archivedate=2009-06-18|deadurl=no}}</ref>.

=== Curiosidades ===
A temperatura média do universo atualmente é de aproximadamente 2,73 K, baseada nas medições [[Radiação cósmica de fundo em micro-ondas]]<ref>{{cite web|url=http://www.abc.net.au/science/articles/2003/09/25/947116.htm |title=Coldest Place in the Universe 1 |author = Karl S. Kruszelnicki |date=25 de setembro de 2003 |publisher=Australian Broadcasting Corporation}}</ref><ref>{{cite web |url= http://www.straightdope.com/columns/read/2172/whats-the-temperature-of-space |title= What's the temperature of space? |date= 3 de agosto de 2004 |publisher=The Straight Dope}}</ref> Em maio de 2005, a [[Agência Espacial Europeia]] propôs um pesquisa no espaço a fim de atingir temperaturas na ordem de [[femto]]Kelvins.<ref>{{cite web|url=http://www.esf.org/publication/209/Obernai2005Finalcorrected.pdf|title=Scientific Perspectives for ESA’s Future Programme in Life and Physical sciences in Space|format=PDF|work=esf.org}}</ref>

== Ver também ==
{{Portal3|Física}}

{{Referências}}

{{DEFAULTSORT:Zero Absoluto}}

[[Categoria:Temperatura]]