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Determinación del cero absoluto en la escala Kelvin
Resumen: Presentamos una aplicación física donde el cálculo de límites laterales es la herramienta matemática fundamental.
El cero absoluto esla temperatura teórica más baja posible y se caracteriza por la total ausencia de calor. A esta temperatura el nivel de energía del sistema es el más bajo posible por lo que las partículas, según lamecánica clásica, carecen de movimiento; no obstante, según la mecánica cuántica, en el cero absoluto debe tener una energía residual, llamada energía de punto cero para poder cumplir el principio deindeterminación de Heisenberg.
El cero absoluto sirve de punto de partida tanto para la escala de Kelvin como para la escala de
Rankin. Así, 0◦K corresponden, aproximadamente, a la temperatura de-273,15◦C y -459,7◦F. Según la tercera ley de la termodinámica el cero absoluto es un límite inalcanzable.
En la escala Kelvin, el cero absoluto es la temperatura 0o K. A pesar de que se han obtenidotemperaturas muy pequeñas en laboratorio, nunca se ha alcanzado el cero absoluto, ni nunca se
Conseguirá. ¿Cómo determinaron entonces los científicos este valor de 0o K como limite inferior de latemperatura de la materia? ¿A qué equivale este cero absoluto en la escala Celsius?
La determinación del cero absoluto proviene del trabajo del físico francés Jaques Charles (1746-
1823), quien descubrióque el volumen de un gas a presión constante crece de manera lineal, esto es una representación funcional, con respecto a la temperatura.
En la tabla siguiente se ilustra la relación entre volumen ytemperatura. Un mol de hidrógeno se
Mantiene a presión constante de una atmósfera; el volumen V se mide en litros y la temperatura T se mide en grados Celsius.

T
-40
-20
0
20
40
60
80
V19.1482
20.7908
22.4334
24.0760
25.7186
27.3612
290038




Empleando dichos puntos, se puede determinar que T y V se relacionan a través de la ecuación



Su gráfica para V en [0, 1]...