UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA
GUILHERME DA COSTA DOURADO
TEORIA DO ZERO ABSOLUTO
Disciplina: Física II
Docente: Jorde Anthonny Alves Ramos
Discente: Guilherme da costa Dourado - 202133940014
Tucuruí
2022
A noção de existir uma “temperatura mínima” no universo foi primeiro
considerada pelo cientista Robert Boyle, no século XV. No século XVI, o físico francês
Amontons Guillaume, a partir de testes em seu termômetro de ar, definiu que a menor
temperatura possível era a de -240°C.
Outros cientistas tentaram alcançar uma temperatura menor e, em 1800, o
físico britânico William Thomson, também conhecido como Lord Kelvin, estabeleceu
o zero absoluto em -273,15°C, ou 0 Kelvin, criando assim uma escala de temperatura
absoluta que é usada até hoje.
Figura 1 - Relações e equações de conversões entre escalas termométricas.
Retirada do site slideplayer.com.br
O zero absoluto é a menor temperatura teórica à qual um corpo pode chegar.
Trata-se do limite inferior da agitação térmica e correspondente a um estado físico em
que toda a energia cinética e potencial de um sistema é igual a zero. De acordo com
a terceira lei da Termodinâmica, se algum sistema atinge a temperatura do zero
absoluto, sua entropia torna-se nula, em outras palavras, o sistema encontra-se na
configuração mais organizada possível.
Figura 2
- Próximo ao zero absoluto, a entropia e a agitação dos átomos tornam-se nulas.
Retirada do site brasilescola.uol.com.br
Apesar de existir teoricamente, o zero absoluto não pode ser atingido na
prática, ou seja, não existe qualquer porção de matéria em todo o Universo nessa
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temperatura, e isso só pode ser afirmado graças à 3ª Lei da Termodinâmica. Essa lei
afirma que é impossível, por um número finito de transformações, que a entropia de
um sistema torne-se nula. Para entendermos o motivo desse impedimento, devemos
entender um pouco sobre um estranho princípio da física quântica: o princípio da
incerteza.
Figura 3 - Nebulosa de bumerangue: Lugar mais frio do universo, medindo cerca de -272 ºC.
Uma das razões de não podermos
medir a temperatura de 0 K é a existência
do princípio da incerteza, de Heisenberg.
Esse princípio estabelece que não é
possível
grandezas
medir
que
com
são
exatidão
duas
diretamente
relacionadas, como a velocidade e a
posição de uma partícula. Por isso, se
tivermos certeza que um átomo encontra-se
perfeitamente em repouso, perderemos
completamente a certeza da medida de sua
posição.
Retirada do site mundoeducacao.uol.com.br
Caso fosse possível medirmos algo na temperatura de 0 K, o princípio da
incerteza de Heisenberg seria violado. Além disso, se isso fosse possível, máquinas
de Carnot que operassem com uma fonte fria a 0 K operariam com 100% de
rendimento, violando princípios como a 1ª Lei da Termodinâmica, que trata da
conservação da energia.
Desde a sua descoberta, físicos do mundo todo trabalham para que
temperaturas cada vez mais próximas do zero absoluto sejam atingidas em
laboratório. Esse interesse surge em razão das estranhas propriedades que a matéria
passa a exibir quando sua temperatura aproxima-se dos 0 K. Apesar das tentativas,
ainda não há indícios de que o zero absoluto tenha sido atingido ou até mesmo
ultrapassado.
A menor temperatura já medida pelo ser humano foi produzida artificialmente
em 2018 por meio do experimento Cold Atom Laboratory (CAL), que se encontra
atualmente em órbita da Terra, a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS – sigla
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em inglês). Esse experimento vem sendo conduzido no espaço, uma vez que a
gravidade da Terra pode afetar a precisão das medidas. Os experimentos feitos no
CAL já foram capazes de obter temperaturas de até 1 picokelvin (10-12 K),
possivelmente a temperatura mais baixa de todo o Universo.
Apesar de não ser possível atingir o zero absoluto, ao chegarmos a apenas
alguns graus além dessa temperatura, alguns efeitos interessantes surgem:
1. Supercondutividade: O material passa a apresentar resistência elétrica
praticamente nula.
2. Superfluidez: Movimento livre de um fluido, que pode até subir pelas
paredes de um recipiente, desafiando a força da gravidade.
3. Condensação de Bose-Einstein: O condensado de Bose-Einstein é um
estado físico da matéria em que um corpo formado por diversas
partículas atuaria como um átomo único.
Figura 4 - A supercondutividade surge em temperaturas baixas, mas superiores
ao zero absoluto.
Retirada do site mundoeducacao.uol.com.br
Existe um grande interesse por parte da comunidade científica em se produzir
temperaturas cada vez mais baixas e mais estáveis. Uma das intenções de se obter
tais condições de temperatura é a de se implementar os computadores quânticos, que
necessitam operar em temperaturas muito próximas do zero absoluto.
Os estudos com o zero absoluto podem permitir que cientistas compreendam
melhor o nosso universo e o que está acontecendo com ele.
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Referências bibliográficas:
ZERO absoluto. AZEHEB BLOG. Disponível em: https://azeheb.com.br/blog/o-quee-o-zero-absoluto/?doing_wp_cron=1670069282.9381918907165527343750.
Acesso em 03 de dezembro de 2022.
HELERBROCK, Rafael. Zero absoluto. Mundo Educação. Disponível em:
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/zero-absoluto.htm.
Acesso
em
03
de
dezembro de 2022.
HELERBROCK,
Rafael.
Zero
absoluto.
Brasil
Escola.
Disponível
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https://brasilescola.uol.com.br/fisica/zero-absoluto.htm. Acesso em 03 de dezembro
de 2022.
JÚNIOR, Joab Silas da Silva. O que é zero absoluto?. Brasil Escola. Disponível em:
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-zero-absoluto.htm. Acesso em
03 de dezembro de 2022.
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