¿Qué pasaría si una sustancia alcanza una temperatura por debajo del cero absoluto? (Si es posible)

Respuesta corta –

Ni siquiera es posible alcanzar 0 Kelvin, por lo que nunca podemos cruzar eso e ir a temperaturas Kelvin negativas, para obtener un cuerpo ‘más frío que la temperatura absoluta’. Sin embargo, los científicos han definido temperaturas negativas, que tienen más que ver con la distribución de energía entre estados que el significado convencional de menos de 0 temperatura.

Respuesta larga –

La declaración de Fowler-Guggenheim de la tercera ley de la termodinámica es la siguiente:

“Es imposible mediante cualquier procedimiento, sin importar cuán idealizado esté, reducir cualquier sistema condensado al cero absoluto de temperatura en un número finito de operaciones”.

Para crear una caída de temperatura, se debe eliminar la energía del sistema. Cada vez que se hace esto, siempre quedará algo de energía térmica. Lo que esto significa es que es físicamente imposible llegar a 0 en primer lugar. Si no puede alcanzar 0, ¿cómo pasará eso a temperaturas negativas? Entonces, no, desde el punto de vista de la termodinámica clásica, no es posible alcanzar una temperatura negativa (en el sentido convencional del término “temperatura negativa”).

Dicho esto, existe un concepto de temperaturas negativas (en escala absoluta), que es bastante confuso y utiliza un poco de manipulación matemática. Tiene que ver con la forma en que se distribuyen las energías, y puedes ver eso en el siguiente video (lo explican mucho mejor de lo que podría hacerlo):

Incluso en este video, nunca sugieren que en ningún momento la temperatura pase a cero absoluto. Eso está absolutamente prohibido por la naturaleza.

Su pregunta pregunta qué sucede si tiene un cuerpo que tiene una temperatura Kelvin negativa. Aunque está matemáticamente definido, esta temperatura negativa no significa que sea más frío que el 0 absoluto en el sentido convencional de calor y frío. Esta temperatura negativa no es ‘más fría’ que la 0 absoluta, ya que si se mantiene en contacto con cualquier cuerpo a temperatura positiva, el calor siempre fluirá de este último al primero. Entonces, a pesar de que es ‘ temperatura negativa’ , de hecho es ‘ más caliente ‘.

Según la termodinámica clásica, es imposible alcanzar la temperatura de cero absoluto, es decir, 0 K por medios termodinámicos o procesos finitos.

A 0 K de temperatura, la entropía y la entalpía de una sustancia es cero. Esto significa que no se puede extraer más energía de la sustancia. La sustancia está en su estado de energía más bajo posible. Lógicamente a esta temperatura volumen = 0 eso significa que la sustancia no existe en absoluto.

Por lo tanto, es imposible alcanzar la temperatura de 0 K. La temperatura más baja alcanzada hasta la fecha es -273.144 grados Celsius, es decir, 0.006 K.

El “cero absoluto” es difícil (= imposible) de alcanzar porque el enfriamiento normalmente implica contacto térmico con algún cuerpo más frío o la expansión de un gas o procesos análogos como “desmagnetización adiabática”. Pero las temperaturas en el rango de mil grados Kelvin han sido (creo) alcanzadas en ciertos laboratorios de física. A estas temperaturas muy bajas, los gases se condensan y luego (en la mayoría de los casos) se congelan al estado sólido. Algunos metales se vuelven eléctricamente “superconductores”, de modo que las corrientes, inducidas quizás por haber movido un imán cercano, persisten indefinidamente (= días sin fin). (Estado allí, hecho eso!)

Alcanzar 0 K no es posible porque para que la temperatura de un objeto caiga a 0 K, debe eliminar toda la energía de ese objeto. Esto significa que si la temperatura de un objeto es 0 K, entonces ya no podrá ver ese objeto. Ese objeto no existirá para ti. Eso es porque para ver un objeto, debes arrojar luz sobre él. Y la luz es una forma de energía. Entonces, tan pronto como arrojas luz sobre un objeto a 0 K, le estás proporcionando energía. Esto implica que la temperatura del objeto ya no permanece en 0 K.

No habrá nada más … pero es imposible