El cero absoluto y el clima

Universidad Nacional del Litoral - Facultad de Humanidades y Ciencias

09 de Octubre de 2017 | 5 ′ 23 ′′


El cero absoluto y el clima


Los fríos de los que se quejan muchos vecinos de Santa Fe en invierno están muy distantes de lo que podría ser una baja temperatura. Un investigador santafesino explica por qué.

Después del breve “Verano de San Juan” que pasó por Santa Fe, para disgusto de algunos, volvió el frío. Pero son temperaturas que distan de lo que podría ser un verdadero frío. Hay datos contundentes: la temperatura más baja del planeta se registró en 2010 en el este de la Antártida y era de -94° C, en tanto que en el universo la temperatura promedio es de -270,4 °C. Sin embargo, es posible llegar aún más lejos, pero en laboratorio, tal como lo hicieron hace algunos años en el Instituto Balseiro, en Bariloche, donde casi se llegó a lo que se conoce como "cero absoluto".

¿De qué trata el cero absoluto habiendo ya un cero grado centígrado (0° C)? La respuesta está en la manera en que se mide la temperatura. Lo explica el físico Nicolás Budini, investigador del Instituto de Física del Litoral (IFIS-UNL-CONICET): "Llamamos cero absoluto de temperatura al valor para el cual cesa el movimiento interno de los átomos o moléculas que constituyen la materia. La temperatura es una medida de la energía de movimiento de los constituyentes microscópicos de un sistema físico. Por lo tanto, uno puede pensar que al ser posible disminuir la temperatura de un sistema, entonces, debería poder llegarse a un valor (cero) de temperatura para el cual no haya movimiento interno de sus constituyentes. Sería una especie de estado ultracongelado de cualquier material o sistema", señaló.

Lo anterior significa que no importa de qué sustancia, material o sistema se hable, tal sistema enfriado hasta el cero absoluto de temperatura tendrá todas sus partículas constituyentes inmóviles, no habrá energía interna de movimiento. "Vale la pena aclarar que la mecánica cuántica -la rama de la física que describe los fenómenos a escala atómica y molecular- predice que aún en el cero absoluto de temperatura habrá cierta energía de movimiento de los componentes de un sistema que no podrá eliminarse, así es que esta energía se denomina energía de punto cero de un sistema", contó Budini.

Repasando la idea: el cero absoluto corresponde al cero de la escala absoluta de temperatura, cuya unidad de medida es el Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión.">grado Kelvin, (abreviado grado K, en honor al físico Lord Kelvin), y su valor coincide con una temperatura de 273,15 ◦C bajo cero (o bien −273,15 ◦C) en la escala más cotidiana de grados centígrados o Celsius. Budini aclaró también que una diferencia de temperatura de un grado centígrado es lo mismo que una diferencia de temperatura de un grado Kelvin. "Por lo tanto, si estamos en un día de primavera con una temperatura ambiente agradable de 21 ◦C podemos también decir que la temperatura ambiente absoluta es de 273,15 + 21 K = 294,16 K", continuó.

Llegar al cero absoluto

El físico destacó que si bien el concepto de cero absoluto de temperatura existe teóricamente y está bien definido, aún no ha sido posible alcanzarlo en la práctica. A pesar de esto, los científicos sí han podido enfriar distintos sistemas de partículas hasta temperaturas increíblemente cercanas al cero absoluto, tanto como 100 pico-Kelvin (un pico-Kelvin equivale a una billonésima parte de un grado K). "Significa que alcanzaron temperaturas tan bajas como 0,0000000001 K", enfatizó.

Pero ¿para qué sirve llegar a una temperatura tan baja? "Se podrían verificar las teorías existentes y ahondar en la comprensión del comportamiento de la materia que nos rodea en nuestro universo. En la larga carrera científico-tecnológica por lograr temperaturas cada vez más y más bajas, se descubrieron fenómenos asombrosos como la superconductividad, la superfluidez, el atrapamiento de átomos mediante luz láser, etc., e inventado muchos dispositivos de importancia tecnológica como, por ejemplo, algo tan común para nosotros como las máquinas refrigeradoras", manifestó Budini.

Muchas maneras de medir

El investigador apuntó que existen diferentes escalas para medir temperaturas: las más conocidas son las escalas Celsius (◦C) y Fahrenheit (◦F), pero existen otras como las escalas Rankine (◦Ra), Rømer (◦Rø), Newton (◦N), Delisle (◦D) o Réaumur (◦Ré). Cada una de ellas ha sido ideada dando valores a dos temperaturas para las cuales ocurran fenómenos físicos claramente observables y luego subdividiendo el rango entre ambas en partes iguales.

"La escala Celsius, con la cual estamos más familiarizados, ubica su cero (0 ◦C) a la temperatura para la cual el agua líquida se congela y le da el valor de 100 ◦C a la temperatura de ebullición del agua. Ambos valores se fijaron bajo condiciones controladas de presión). Por su parte, la escala Fahrenheit asigna el valor de 32 ◦F al punto de congelamiento del agua y 212 ◦F al punto de ebullición bajo ciertas condiciones de presión. Estas diferentes escalas se denominan escalas empíricas, dado que están definidas en términos de fenómenos observables", finalizó el investigador.

Prensa UNL
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Fernando López
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