Cero absoluto

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QUIMICA II
CERO ABSOLUTO

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
BARRANQUILLA
2011

INTRODUCCION

El cero absoluto lo calculó Lord Kelvin. Kelvin descubrió que, cuando se enfría un gas, su volumen va disminuyendo en proporción a su temperatura; es decir, por cada grado que disminuye la temperatura del gas, su volumen disminuye en un porcentaje concreto. A partir de estosdatos, Kelvin calculó que si seguimos enfriando el gas, al llegar a una temperatura de -273.15 grados Celsius el volumen sería cero.



MARCO TEÓRICO

El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible. A esta temperatura el nivel de energía del sistema es el más bajo posible, por lo que las partículas, según la mecánica clásica, carecen de movimiento; no obstante, según la mecánicacuántica, el cero absoluto debe tener una energía residual, llamada energía de punto cero, para poder así cumplir el principio de indeterminación de Heisenberg. El cero absoluto sirve de punto de partida tanto para la escala de Kelvin como para la escala de Rankine.

OBJETIVO.

Conocer a fondo todo lo concerniente al cero absoluto, si es posible o no llegar hasta los cero grados kelvin y cómolograrlo.

CONTENIDO

• ¿QUÉ ES EL CERO ABSOLUTO?

• ¿QUÉ TAN CERCA SE HA LLEGADO AL CERO ABSOLUTO?

• ¿QUÉ PASA CERCA DEL CERO ABSOLUTO?

• ¿CÓMO MEDIMOS TEMPERATURAS CERCANAS AL CERO ABSOLUTO?

• ¿QUÉ TIENE QUE VER EL CERO ABSOLUTO CON LA QUÍMICA?

• ¿QUÉ ES UN CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN?

¿QUÉ ES EL CERO ABSOLUTO?

El cero absoluto es la temperatura correspondiente a 0 gradoskelvin o, lo que es lo mismo, -273'15 grados en la escala de Celsius, que es la que se usa habitualmente. Esta temperatura ha traído controversia a muchos científicos desde que Guillaume Amontons teorizó sobre su existencia en el año 1702: según él, debía de existir una temperatura mínima por debajo de la cual era imposible llegar. Muchos investigadores han querido acercarse, y no precisamente parasaber si hace mucho frío. Parece ser que el cero absoluto es una caja de sorpresas.

¿QUÉ TAN CERCA SE HA LLEGADO AL CERO ABSOLUTO?
No se puede llegar físicamente al cero absoluto, pero es posible acercarse todo lo que se quiera. Para alcanzar temperaturas muy frías, o criogénicas, se necesitan procedimientos especiales. El helio líquido, que tiene un punto de ebullición normal de 4,2 K(-268,9 °C), puede obtenerse mediante criostatos, unos recipientes extremadamente bien aislados basados en un diseño del ingeniero mecánico estadounidense Samuel Collins. Si este helio se evapora a presión reducida, se pueden alcanzar temperaturas de hasta 0,7 K. Para temperaturas más bajas es necesario recurrir a la magnetización y desmagnetización sucesiva de sustancias paramagnéticas (pocomagnetizables), como el alumbre de cromo. Este método, desarrollado por primera vez en 1937 por el químico estadounidense William F. Giauque, emplea un campo magnético que alinea los espines electrónicos del material, que se enfría en un baño de helio líquido. Cuando se elimina el campo magnético, los espines vuelven a adoptar una orientación aleatoria, lo que reduce la energía térmica del material y portanto su temperatura. Con la desmagnetización de sales paramagnéticas se han alcanzado temperaturas de sólo 0,002 K, y la desmagnetización de núcleos atómicos ha permitido obtener temperaturas de sólo 0,00001 K.
Los humanos somos capaces de hacer mucho más que la naturaleza cuando se trata de enfriar cosas. Durante casi un siglo hemos sido capaces de construir refrigeradores que alcanzantemperaturas inferiores a los 3 grados kelvin del espacio exterior. Actualmente, incluso, en algunos laboratorios adelantados como por ejemplo el Massachusetts Institute of Technology se han podido lograr temperaturas del orden de billonésimas de grado kelvin (es decir, 0,0000001 grados K). ¿Pero por qué no conseguimos llegar al cero absoluto? ¿Por qué no podemos detener los átomos?

En efecto, llegar...
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