Recuperado: -273º centígrados

Almexia · Mensajepor **Almexia** » 30 Nov 2006, 03:25

Hola a todos. He leído en diversas ocasiones que la temperatura media del Universo es de -270 º centígrados, y que por lo tanto solo faltan 3º C para alcanzar el Cero Absoluto o Cero grados Kelvin.
No obstante parece ser que esto último, lo de alcanzar el cero absoluto, no resulta posible, ya que se necesitaría una cantidad infinita de energía, y es esto lo que no acabo de comprender, ¿podría alguien explicármelo?.-
Gracias.

nandorroloco · Mensajepor **nandorroloco** » 30 Nov 2006, 10:13

Muy sencillo... La temperatura es el grado de agitación de las partículas. Así, que sólo puedes hablar de temperatura... cuando hablas de partículas.. así, que el elemento más sencillo sería una molécula, y por ejemplo un gas... está formado por móléculas simples...según la ley de Boyle y Mariot... de los gases nobles... P.v=Nrt, presión por volumen es igual al número de moléculas por la temperatura (inteprétalo así)....
Imagínate que t=0, para un conjunto no nulo de moléculas... Nr, esto hará que la presión por el volumen sea 0, hay dos maneras de conseguirlo, v=0... que significa que tiene que desaparecer las moléculas y si les tienes que dar con un martillo gigante :lol:

para machacarlas... pues tienes que gastar mucha energía o llamar a tu primo de Zumosol. Esto.. me estoy perdiendo....
No... visto de otra manera... las moleculas se agitan... bueno, están agitadas... tienen temperatura... pero se la tenemos que quitar... y la única manera es que choquen con otras moléculas y se repartan la agitación... para disminuir la agitación de una molécula... con la que choque... esta tiene que tener menos es decir estar más fria, y claro.. cómo la enfrias... haciéndola chocar con otra... o utilizando la ley de los gases nobles... un compresor y un circuito de expansión osease una nevera gigante... entonces... nos damos cuen!! que si necesito enfriar una molécula con otra más fria... hay como un límite asintótico cerca de los 0 grados absolutos que será muy difícil de alcanzar... porque cada vez nos costará encontar moléculas más frias que las que tenemos... tendremos que ir más lejos a buscarlas ... o repartir la agitación entre muchas más y eso nos complica mucho la vida...

¿hay algún físico por ahí?... ¿alguien lo tiene claro?....
¿alguien con vocación didáctica que nos lo aclare?

Help, me he tirado al barro... y ahora mismo estoy muy pringao....

serpis · Mensajepor **serpis** » 30 Nov 2006, 11:37

Tranqui Nando, yo lo he entendido de veras... :lol:

Entro · Mensajepor **Entro** » 30 Nov 2006, 12:27

Básicamente la temperatura nos mide la energía media de las moléculas de un sistema. Si T=0K (sin el º) eso implica que la energía media de cada molécula es 0, es decir, las moléculas estarían paradas. Claro ahora tenemos un problema muy grave, si la energía cinética de cada molécula es 0, su velocidad es 0 y por tanto estarían paradas y conoceríamos su posición. Pero eso violaría el principio de indeterminación de Heisenberg y eso no es posible.

Saludos

Mc_Roy · Mensajepor **Mc_Roy** » 30 Nov 2006, 13:22

Aunque lo que dice Entro sobre el principio de indeterminacion, la mecanica cuantica lo soluciona diciendo que en el 0 absoluto el sistema debe de tener una energia residual, denominada energia de punto cero para poder cumplir el principio de inderteminacion de Heisenberg.

Nando tambien tiene su parte de razon ya que el tercer principio de la termodinamica expone que es imposible alcanzar una temperatura igual al 0 absoluto mediante un numero finito de procesos fisicos (mas o menos por lo que ha planeado nando sobre la agitacion de las particulas, ya que al aumentar la temperatura aumenta la agitacion, y por eso se rompen las particulas, y al disminuirla disminuye la agitacion

Sin embargo, el otro dia mi profesora de quimica general dijo que se puede alcanzar el -1K :shock:

!!! pero no lo explico :cry:

PD: http://es.wikipedia.org/wiki/Cero_absoluto aqui hay algo de informacion...es lo que he puesto :wink:

alshain · Mensajepor **alshain** » 30 Nov 2006, 14:05

Entro escribió:Básicamente la temperatura nos mide la energía media de las moléculas de un sistema. Si T=0K (sin el º) eso implica que la energía media de cada molécula es 0, es decir, las moléculas estarían paradas. Claro ahora tenemos un problema muy grave, si la energía cinética de cada molécula es 0, su velocidad es 0 y por tanto estarían paradas y conoceríamos su posición. Pero eso violaría el principio de indeterminación de Heisenberg y eso no es posible.

Esa no me parece una explicación aceptable, ya que cero absoluto, T = 0 K, no implica que la energía sea cero, debido a la "energía del punto cero" de todo sistema cuántico (de ahí su nombre), como menciona Mc_Roy.

En el artículo de wikipedia sobre la temperatura termodinámica viene mencionado esto, véase en concreto la nota 1 al final.

La explicación para la imposibilidad de alcanzar el zero absoluto ha de ser, en mi opinión, termodinámica. Con argumentos de la mecánica cuántica no se puede mostrar esta imposibilidad.

Un saludo.

Entro · Mensajepor **Entro** » 30 Nov 2006, 15:27

Bueno tengo varias objeciones:

1º Evidentemente a T=0 la energía no tiene por qué ser cero. De hecho no lo es, pero en un sentido un tanto sutil. Si observamos las relaciones termodinámicas por ejemplo para un gas ideal veremos que su energía interna, que solo depende de la temperatura, se anula en T=0. (Para sistemas más complejos que los ideales se puede ver como las ecuaciones TdS nos llevan a la misma consecuencia)

Que existan energía, o más bien fluctuaciones en la energía de los constituyentes, no implica que el promedio no sea nulo. Recordemos que la termodinámica solo trabaja con funciones de estados que son insensibles a la constitución intima del sistema bajo estudio. Por lo tanto la termodinámica es un estudio de tipo caja negra.

2º Por argumentos termodinámicos solo se puede asegurar que no se puede llegar a T=0 en un número finito de pasos. Pero esa no es una explicación es un resultado empírico totalmente válido en el ambito de la Termo. De todas formas sabemos que la Termo ha de venir siempre respaldada por la Mecanica estadística y esta al final siempre se encontrará con la cuántica.

3º Quizás debería de haber sido un poco más conciso y hablar sobre la energía tipo térmico y la debida a las fluctuaciones tipo Heisenberg, pero me parecia un poco abusar para el tipo de respuesta que se estaba buscando en la pregunta original. Demasiada profundidad puede oscurecer el entendimiento.

Pero sin duda, la cuántica es lo que explica este punto y no la termodinámica que no explica sino que únicamente ilustra esta particularidad.

Saludos

alshain · Mensajepor **alshain** » 30 Nov 2006, 15:44

Según he entendido yo, para que tu siguiente argumento sea correcto,

Entro escribió:Si T=0K (sin el º) eso implica que la energía media de cada molécula es 0,

ha de ocurrir que el promedio ha de ser cero siempre. Pero eso no es así. Por ejemplo, en un sistema de osciladores armónicos el promedio de la energía no es cero en T = 0.

Entro escribió:2º Por argumentos termodinámicos solo se puede asegurar que no se puede llegar a T=0 en un número finito de pasos. Pero esa no es una explicación es un resultado empírico totalmente válido en el ambito de la Termo.

Eso es muy discutible. A mí me parece una explicación perféctamente física de la imposibilidad de alcanzar T = 0.

Entro escribió:Pero sin duda, la cuántica es lo que explica este punto y no la termodinámica que no explica sino que únicamente ilustra esta particularidad.

Por el momento no puedo estar de acuerdo.

Un saludo.

Entro · Mensajepor **Entro** » 30 Nov 2006, 16:23

alshain escribió:Según he entendido yo, para que tu siguiente argumento sea correcto,

Entro escribió:Si T=0K (sin el º) eso implica que la energía media de cada molécula es 0,

ha de ocurrir que el promedio ha de ser cero siempre. Pero eso no es así. Por ejemplo, en un sistema de osciladores armónicos el promedio de la energía no es cero en T = 0.

Efectivamente, solo hay que rastrear de donde procede este hecho en el oscilador armónico cuántico. El hecho de que el oscilador armónico no pueda tener energía 0 para un valor nulo de su número cuantico asociado al Hamiltoniano, se puede sondear hasta el propio principio de indeterminación.

Entro escribió:2º Por argumentos termodinámicos solo se puede asegurar que no se puede llegar a T=0 en un número finito de pasos. Pero esa no es una explicación es un resultado empírico totalmente válido en el ambito de la Termo.

Eso es muy discutible. A mí me parece una explicación perféctamente física de la imposibilidad de alcanzar T = 0.

Efectivamente estamos de acuerdo, muestra la imposibilidad pero no por qué es imposible. No da esa explicación solo muestra el problema.

Entro escribió:Pero sin duda, la cuántica es lo que explica este punto y no la termodinámica que no explica sino que únicamente ilustra esta particularidad.

Por el momento no puedo estar de acuerdo.

Perfecto, pero me temo que sin Mecanica Estadística la Termodinámica carece de contenido más allá de lo empírico.

saludos

alshain · Mensajepor **alshain** » 30 Nov 2006, 18:54

Entro escribió:Efectivamente, solo hay que rastrear de donde procede este hecho en el oscilador armónico cuántico. El hecho de que el oscilador armónico no pueda tener energía 0 para un valor nulo de su número cuantico asociado al Hamiltoniano, se puede sondear hasta el propio principio de indeterminación.

Precisamente, eso hace que el principio de indeterminación no pueda ser responsable de la imposibilidad de llegar al cero absoluto. El efecto del principio de indeterminación no es aumentar la temperatura sobre cero. Si esto fuera así sin duda tu argumento sería correcto. Lo que hace el principio de indeterminación es crear una energía en el punto cero de temperatura.

Un saludo.