fisica 3

Tercer principio de la termodinámica
El Cero Absoluto
Introducción. 
Como es por todos sabido, el volumen de un gas varía con la temperatura en forma directamente proporcional. Podemos por lo tanto aumentar el volumen de un gas aumentando su temperatura, y parece no existir un límite hasta el cual podamos hacer esta expansión. De la misma forma podemos comprimir un gas disminuyendo sutemperatura. Sin embargo, sabemos que no puede existir un volumen negativo de gas. Surge entonces la interrogante de si podemos encontrar alguna temperatura para la cual el volumen de aquel gas pueda ser cero. Esta es la primera forma en que se dedujo el concepto de cero absoluto. Aun cuando este experimento no se puede realizar por debajo del punto de liquefacción de un gas, se puede extrapolar el puntodonde el volumen se hace cero a partir de los puntos donde sí se puede obtener información. Resulta interesante ver que para cualquier gas se llega a un mismo valor y a éste se le llamó originalmente cero absoluto.
El siguiente gráfico muestra la zona donde se cumple que PV=nRT y la interpolación que lleva al cero absoluto.

¿Qué es el cero absoluto? ¿Cuál es la temperatura más baja que se haalcanzado y cómo se logró? ¿Cuál es el lugar más frío de la Tierra, del Sistema Solar y del Universo? ¿Se puede alcanzar el cero absoluto? Estas son algunas de las interrogantes que surgen al estudiar el cero absoluto y que trataremos de responder.
¿Qué es el cero absoluto? 
el cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible y se caracteriza por la total ausencia de calor. Es latemperatura a la cual cesa el movimiento de las partículas. Aquí el nivel de energía es el mas bajo posible. El cero absoluto (0 K) corresponde aproximadamente a la temperatura de –273.16º C. Nunca se ha alcanzado tal temperatura y la termodinámica asegura que es inalcanzable.
¿Existe el cero absoluto? 
Desafortunadamente no podemos alcanzar la temperatura del cero absoluto. Estamos impedidos porla tercera ley de la termodinámica. Sin embargo, en la práctica es el calor que entra desde el "mundo exterior" lo que impide que en los experimentos se alcancen temperaturas más bajas. Para bajas temperaturas, todas las capacidades caloríficas C tienden a cero por lo que para cualquier cantidad de calor Q, por pequeña que sea, que entre al sistema, se tendrá una variación importante en la temperaturapues dT=Q/C. Incluso los rayos cósmicos pueden producir una entrada importante de calor.
Continuamente se están desarrollando nuevas técnicas y experimentos, pero más importante que esto es que cada acercamiento al cero absoluto lleva al desarrollo de la ciencia.
La escala de temperatura absoluta. 
La Escala Internacional de Temperatura absoluta (conocida como ITS-90) fue acordada en 1990 y sefijo el punto triple del agua (donde coexisten en equilibrio el agua sólida, líquida y gaseosa) como 273.16 K por definición. Se han fijado también varios otros puntos para definir la escala sobre una amplia gama de temperaturas tales como el punto de congelamiento del oro en 1337.33 K o el punto triple del hidrógeno en 13.8033 K. A temperaturas más bajas se usa la presión de vapor del heliolíquido.
Los lugares más fríos. 
La temperatura más baja que se ha registrado en la Tierra es de –89ºC en la Antártica, que anunque parece bastante frío, no lo es tanto si la vemos como 184 K. En el Sistema Solar en cambio, el lugar más frío es Tritón (una luna de Neptuno, no la galleta :-) Esta se encuentra a 4,500 millones de kilómetros de la Tierra. Se sabía que tanto la atmósfera como la superficiede Tritón contenían nitrógeno y metano por lo que se suponía que los oceanos contenían nitrógeno líquido (cuyo punto de ebullición es de 77 K) junto a "icebergs" de metano. La nave Voyager 2, que fue lanzada en el 20 de Agosto de 1977 y alcanzó a Neptuno y Tritón en 1989 mostró que la temperatura de Tritón era de 38 K. Pero en el Universo se puede llegar a temperaturas aun menores. El...