Cero Kelvin

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Tema 2: Cero absoluto en la escala Kelvin

Determinaci´
on del cero absoluto en la escala Kelvin
Resumen: Presentamos una aplicaci´on f´ısica donde el c´
alculo de l´ımites laterales es laherramienta matem´
atica fundamental.
Si consultamos en la Wikipedia el concepto de cero absoluto encontramos lo siguiente:
El cero absoluto es la temperatura te´orica m´
as baja posible y se caracteriza porla total ausencia de
calor. A esta temperatura el nivel de energ´ıa del sistema es el m´as bajo posible por lo que las part´ıculas,
seg´
un la mec´anica cl´asica, carecen de movimiento; no obstante,seg´
un la mec´anica cu´antica, en el
cero absoluto debe tener una energ´ıa residual, llamada energ´ıa de punto cero para poder cumplir el
principio de indeterminaci´on de Heisenberg.
El cero absolutosirve de punto de partida tanto para la escala de Kelvin como para la escala de
Rankine. As´ı, 0◦ K corresponden, aproximadamente, a la temperatura de -273,15◦ C y -459,7◦ F.
Seg´
un la tercera leyde la termodin´amica el cero absoluto es un l´ımite inalcanzable.
En la escala Kelvin, el cero absoluto es la temperatura 0o K. A pesar de que se han obtenido
temperaturas muy peque˜
nas enlaboratorio, nunca se ha alcanzado el cero absoluto, ni nunca se
conseguir´a. ¿C´omo determinaron entonces los cient´ıficos este valor de 0o K como limite inferior de la
temperatura de la materia? ¿A qu´eequivale este cero absoluto en la escala Celcius?
La determinaci´on del cero absoluto proviene del trabajo del f´ısico franc´es Jaques Charles(17461823), quien descubri´o que el volumen de un gas a presi´onconstante crece de manera lineal, esto es
una prepresentaci´on funcional, con respecto a la temperatura.
En la tabla siguiente se ilustra la relaci´on entre volumen y temperatura. Un mol dehidr´ogeno se
mantiene a presi´on constante de una atm´osfera; el volumen V se mide en litros y la temperatura T
se mide en grados Celcius.
T
V

-40
19,1482

-20
20,7908

0
22,4334

20
24,0760

40
25,7186...