Il luogo naturale più freddo della Terra è l’Antartide dove sono state registrate temperature fino a -128,6 gradi Fahrenheit. Tuttavia, questo non è nemmeno la metà del freddo che le cose possono avere nell’universo. Quanto fa freddo lo zero assoluto? Qualcosa può raggiungere lo zero assoluto?
Cos’è lo zero assoluto?
Lo zero assoluto è la temperatura più fredda esistente.
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Lo zero assoluto è la temperatura più fredda esistente. Quando le temperature raggiungono lo zero assoluto, lascia una sostanza assolutamente priva di energia termica. Allo zero assoluto, tutto all’interno di un atomo elementare ha cessato ogni movimento, il che significa che non viene generato calore.
Più qualcosa è freddo, meno movimento avviene nelle molecole di quell’oggetto. Ad esempio, le molecole del gelato non si muovono tanto quanto quelle del caffè, sebbene entrambe abbiano molecole in movimento. Lo zero assoluto è la completa assenza di qualsiasi movimento molecolare.
Quanto è freddo lo zero assoluto?
Quando le molecole raggiungono lo zero assoluto, ogni movimento si ferma.
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Lo zero assoluto viene raggiunto a -459,67 gradi Fahrenheit. Quando la materia si avvicina allo zero assoluto, il movimento molecolare rallenta. Allo zero assoluto, il movimento molecolare termodinamico si ferma del tutto.
L’entropia è ciò che determina la temperatura della materia. Più le molecole si muovono, più si diffondono e più ampio è il loro raggio di dispersione della temperatura. Quando parti di atomi si incastrano l’una nell’altra a causa del caos dell’entropia, viene creato calore.
In altre parole, la temperatura è direttamente correlata alla quantità di movimento delle molecole in una sostanza. È legato alla quantità di energia cinetica presente nelle parti in movimento degli atomi e dei legami che compongono qualcosa nella realtà tridimensionale.
Più veloce è il movimento all’interno e tra le molecole, più qualcosa è caldo, e più qualcosa è caldo, più lontano si diffonde il calore a causa del caos dell’entropia. Questo è il motivo per cui un falò dà una sensazione di calore a distanza, mentre un blocco di ghiaccio non irradia freddo allo stesso modo.
Qualcosa può raggiungere lo zero assoluto?
Ci vorrebbe una quantità infinita di lavoro per raggiungere lo zero assoluto.
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Tecnicamente nulla può raggiungere lo zero assoluto, anche se ci sono eccezioni estremamente rare in ambito di laboratorio. Lo zero assoluto non è raggiungibile perché la quantità di lavoro necessaria per raffreddare qualcosa di così grande è infinita. Non è possibile svolgere abbastanza lavoro per fermare ogni movimento in un atomo.
Anche se si potesse ottenere lo zero assoluto, la meccanica quantistica impone comunque che si verifichi qualche movimento. Ciò pone un altro enorme ostacolo da superare quando si cerca di raggiungere il vero zero assoluto.
Ciò significa che anche se si raggiunge lo zero assoluto, il movimento quantistico non cessa mai. Il motivo per cui ciò avviene non è del tutto compreso dai fisici. Resta inteso, tuttavia, che le particelle estremamente fredde lasciano il regno della fisica classica e agiscono pienamente nel regno della meccanica quantistica.
Come agisce la materia vicino allo zero assoluto?
L’avvicinamento allo zero assoluto può creare superfluidi che si comportano al di fuori dei confini della fisica classica.
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La materia si comporta diversamente dal solito quando la sua temperatura si avvicina allo zero assoluto. Inizia a sfidare le leggi della meccanica classica.
Alcuni gas in forma liquida, come l’elio, si trasformano in superfluidi quando sono vicini allo zero assoluto. I superfluidi non sono né viscosi né soggetti ad attrito, quindi possono uscire da qualsiasi recipiente che li contenga spostandosi verso l’alto. Filtrano anche attraverso qualsiasi cosa abbia un gap molecolare che include la maggior parte della materia che costituirebbe un vaso.
I condensati di Bose-Einstein (BEC) sono un altro strano stato della materia vicino allo zero assoluto. Quando gli atomi diventano sufficientemente freddi, funzionano come un’unità unificata invece che come singoli atomi che si scontrano l’uno con l’altro. Non sono più la somma atomica delle parti e funzionano come una cosa unica a causa degli effetti della meccanica quantistica a temperature così fredde.
Questi BEC sono capaci di cose strabilianti. Ad esempio, quando la luce attraversa un BEC, può rimanere intrappolata al suo interno. Sono in grado di catturare la luce, che di solito esplode a circa 186 mila miglia all’ora, e di fermarla.
Cos’è la scala Kelvin?
La scala Kelvin inizia dallo zero assoluto.
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La scala Kelvin è un modo per misurare la temperatura in un sistema in cui lo zero rappresenta lo zero assoluto. Ciò è utile agli scienziati perché consente loro di concettualizzare la temperatura esclusivamente come la quantità di energia termica presente in un sistema. Poiché lo zero assoluto rappresenta la completa mancanza di dinamica termica, il suo posto pari a 0 sulla scala Kelvin consente di quantificare di conseguenza tutte le altre interazioni atomiche in base all’interazione molecolare all’interno di quella sostanza.
Quanto è freddo lo spazio?
La Nebulosa Boomerang è il luogo più freddo conosciuto nello spazio.
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La maggior parte dello spazio esterno è a circa -454,76 gradi Fahrenheit, appena sopra lo zero assoluto. Tuttavia, questa temperatura aumenta di un paio di gradi a seconda della parte di spazio aperto da studiare. La ragione per cui lo spazio non si trova allo zero assoluto è che esiste ancora il calore residuo del Big Bang.
L’interno di un buco nero è più freddo dello spazio aperto. Anche se questa parte del buco nero non raggiunge lo zero assoluto, la sua temperatura è di un solo milionesimo di grado superiore allo zero assoluto. Questo è uno dei motivi per cui il centro di un buco nero è invisibile. Al contrario, la materia luminosa che gli scienziati possono vedere quando studiano i buchi neri si muove così velocemente che è molto più calda di 100 milioni di gradi Fahrenheit.
Nonostante le temperature gelide delle viscere dei buchi neri, nello spazio ci sono punti ancora più freddi. Il luogo più freddo conosciuto nello spazio è la Nebulosa Boomerang.
Una nebulosa è una nuvola di sostanza, e in questo caso è gas. Questa specifica nebulosa si comporta come un super frigorifero e si trova a circa 5mila anni luce dalla Terra. Fa così freddo che c’è un grado Kelvin che è -457,87 gradi Fahrenheit.
