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Física
De qué se trata el cero absoluto
*Los fríos de los que se quejan muchos vecinos de Santa Fe en invierno
están muy distantes de lo que podría ser una baja temperatura. Un
investigador santafesino explica por qué.*
Después del breve Verano de San Juan que pasó por Santa Fe, para disgusto
de muchos algunos volvió el frío. Pero son temperaturas que distan mucho de
lo que podría ser un verdadero frío. Hay un par de datos contundentes: la
temperatura más baja del planeta se registró en 2010 en el este de la
Antártida y era de -94° C, en tanto que en el universo la temperatura
promedio es de -270,4 °C . Sin embargo, es posible llegar aún más lejos,
pero en laboratorio, tal como lo hicieron hace algunos años en el Instituto
Balseiro, en Bariloche, donde casi se llegó a lo que se conoce como "cero
absoluto".
¿De qué trata el cero absoluto habiendo ya un cero grado centígrado (0° C)?
La respuesta está en la manera en que se mide la temperatura. Lo explica
muy bien el físico Nicolás Budini, investigador del Instituto de Física del
Litoral (IFIS-UNL-CONICET): "Llamamos cero absoluto de temperatura al valor
para el cual cesa el movimiento interno de los átomos o moléculas que
constituyen la materia. La temperatura es una medida de la energía de
movimiento de los constituyentes microscópicos de un sistema físico. Por lo
tanto, uno puede pensar que al ser posible disminuir la temperatura de un
sistema entonces debería poder llegarse a un valor (cero) de temperatura
para el cual no haya movimiento interno de sus constituyentes. Sería una
especie de estado ultracongelado de cualquier material o sistema", señaló.
Lo anterior significa que no importa de qué sustancia, material o sistema
se hable, tal sistema enfriado hasta el cero absoluto de temperatura tendrá
todas sus partículas constituyentes inmóviles, no habrá energía interna de
movimiento. "Vale la pena aclarar que la mecánica cuántica, la rama de la
física que describe los fenómenos a escala atómica y molecular, predice que
aún en el cero absoluto de temperatura habrá cierta energía de movimiento
de los componentes de un sistema que no podrá eliminarse, así es que esta
energía se denomina energía de punto cero de un sistema", contó Budini.
Repasando la idea: el cero absoluto corresponde al cero de la escala
absoluta de temperatura, cuya unidad de medida es el grado Kelvin,
(abreviado grado K, en honor al físico Lord Kelvin), y su valor coincide
con una temperatura de 273,15 ◦C bajo cero (o bien −273,15 ◦C) en la escala
más cotidiana de grados centígrados o Celsius. Budini aclaró también que
una diferencia de temperatura de un grado centígrado es lo mismo que una
diferencia de temperatura de un grado Kelvin. "Por lo tanto, si estamos en
un día de primavera con una temperatura ambiente agradable de 21 ◦C podemos
también decir que la temperatura ambiente absoluta es de 273,15 + 21 K =
294,16 K", continuó.
*Llegar al cero absoluto*
El físico destacó que si bien el concepto de cero absoluto de temperatura
existe teóricamente y está bien definido, aún no ha sido posible alcanzarlo
en la práctica. A pesar de esto, los científicos sí han podido enfriar
distintos sistemas de partículas hasta temperaturas increíblemente cercanas
al cero absoluto, tanto como 100 pico-Kelvin (un pico-Kelvin equivale a una
billonésima parte de un grado K). "Significa que alcanzaron temperaturas
tan bajas como 0,0000000001 K", enfatizó.
Pero ¿para qué sirve llegar a una temperatura tan baja? "Se podrían
verificar las teorías existentes y ahondar en la comprensión del
comportamiento de la materia que nos rodea en nuestro universo. En la larga
carrera científico-tecnológica por lograr temperaturas cada vez más y más
bajas se han descubierto fenómenos asombrosos, como la superconductividad,
la superfluidez, el atrapamiento de átomos mediante luz láser, etc., e
inventado muchísimos dispositivos de importancia tecnológica, como por
ejemplo algo tan común para nosotros como las máquinas refrigeradoras",
manifestó Budini.
*Muchas maneras de medir*
El investigador apuntó que existen diferentes escalas para medir
temperaturas: las más conocidas son las escalas Celsius (◦C) y Fahrenheit
(◦F), pero existen otras como las escalas Rankine (◦Ra), Rømer (◦Rø),
Newton (◦N), Delisle (◦D) o Réaumur (◦Ré). Cada una de ellas ha sido ideada
dando valores a dos temperaturas para las cuales ocurran fenómenos físicos
claramente observables y luego subdividiendo el rango entre ambas en partes
iguales.
"La escala Celsius, con la cual estamos más familiarizados, ubica su cero
(0 ◦C) a la temperatura para la cual el agua líquida se congela y le da el
valor de 100 ◦C a la temperatura de ebullición del agua. Ambos valores se
fijaron bajo condiciones controladas de presión). Por su parte, la escala
Fahrenheit asigna el valor de 32 ◦F al punto de congelamiento del agua y
212 ◦F al punto de ebullición bajo ciertas condiciones de presión. Estas
diferentes escalas se denominan escalas empíricas, dado que están definidas
en términos de fenómenos observables", finalizó Budini.
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