Si el calor solo viaja de objetos más calientes a más fríos, ¿cómo se intenta el cero absoluto? ¿Requeriría que algo más esté por debajo de esa temperatura?

Excelente pregunta El calor puede considerarse una forma de energía, o al menos una forma de transmisión de energía. Todos los átomos contienen energía, y al intentar estabilizar el nivel de energía de los electrones emiten calor. A medida que se enfrían, emiten energía, hasta que están en el estado más bajo posible de energía interna. En este punto no prescinden más, y en este estado medirían 0K. No es posible bajar tan bajo. Incluso en el espacio, la temperatura promedio es de 2.73 grados Kelvin. Si pudieras bajar tanto, tendrías que hacerlo de manera uniforme en todo el universo; de lo contrario, algo de calor de un parche adyacente entrará en el parche que tienes tan bajo. Como no puedes crear o destruir energía, tendrías que encontrar un lugar fuera del universo para palear el exceso.

Lo que puede hacer en un sistema es bajar esa temperatura a 100 pico Kelvin enfriando el giro nuclear de los materiales, y en ese caso particular fue el rodio. Cosas raras suceden tan bajo. Para empezar, obtienes conductores con resistencia cero. Como V = IR, entonces I = V / R, entonces, eléctricamente, se está multiplicando por cero (haciendo cero) para obtener voltaje cero y dividiendo por cero (lo que simplemente no puede hacer) para obtener corriente. Sin embargo, se logra este aparente pisoteo de la ley de Ohm. Probablemente porque agregar una corriente agrega energía, la calienta un poco y devuelve resistencia.

Entonces tiene razón en su afirmación de que para llegar al cero absoluto, algo debería ser más frío. Por eso no puedes hacerlo.

El cero absoluto no se intenta seriamente. Se está intentando acercarse terriblemente, pero nadie espera llegar allí excepto para sistemas de tamaño trivial, como unos pocos átomos, porque cada vez es más difícil avanzar cada vez más.

Como supones, la Segunda Ley de la Termodinámica bloquea el enfriamiento de algo exponiéndolo a algo frío porque necesitarías tener algo más frío que el cero absoluto. (Es posible que haya oído hablar de temperaturas negativas, pero debido a la forma extraña en que funcionan las matemáticas, son efectivamente temperaturas más grandes que infinitas: ¡un objeto de temperatura negativa solo puede perder calor a uno de temperatura positiva!)

Y la otra forma principal de enfriar las cosas, mediante el uso de algún sistema que absorbe el calor cuando lo manipulas (como el gas en tu refrigerador, que absorbe el calor cuando lo expandes), está bloqueado por la Tercera Ley de Termodinámica, que dice la eficiencia de tal esquema debe acercarse a cero a medida que se acerca al cero absoluto.

Para explicar lo que realmente está preguntando su pregunta, en lugar de decirle por qué su pregunta está equivocada, esta es una forma en que la gente enfría una nube de átomos para que sea muy, muy fría.

Primero, recuerde que un átomo solo puede absorber energía de una frecuencia (o frecuencias) muy específica debido a los efectos cuánticos. Es decir, si te disparo con una luz roja, puedes absorberlo, pero si te disparo con una luz verde, simplemente rebota.

Entonces recuerda el cambio Doppler. Si te mueves hacia mí, la luz que me ves brillando será más verde que si te alejas de mí.

Entonces, lo que debe hacer es iniciar un grupo de átomos que se mueven lentamente hacia un láser que genera una frecuencia un poco más baja que la frecuencia que puede absorber el elemento de los átomos. Aquellos que se mueven más rápido verán la luz a una frecuencia ligeramente más alta y más azul, la absorberán y, por lo tanto, absorberán el impulso de la luz (que va hacia atrás en relación con el átomo) y, por lo tanto, disminuirán la velocidad. Aquellos que ya están a la velocidad “correcta” no absorberán la luz y pasarán.

Al hacer esto con cuidado, puede hacer que todos los átomos se muevan a la misma velocidad entre sí y, por lo tanto, muy “fríos”.

Creo que esto es lo que la otra persona que se refería a los rayos láser estaba describiendo sin darse cuenta de que los efectos cuánticos eran primordiales.

Puede sorprenderte, pero nunca llegamos al cero absoluto.

Pudimos acercarnos con equipos especiales y métodos peculiares (como detener el movimiento atómico con láser disparando el átomo si se mueven hacia ellos) pero nunca lo alcanzamos.

El cero absoluto significa que no hay movimiento molecular. Debido a este hecho, no puedes hacer algo más inmóvil que algo que ya está quieto. Entonces, la temperatura negativa significa que debes mover la molécula o el átomo para que no se mueva. Suena tonto, ¿no?

Lo mismo ocurre básicamente con lo que todos los demás han estado diciendo.

Una forma fascinante de alcanzar (casi) el cero absoluto es con láser. Para ver cómo funciona esto, me gustaría usar mi analogía favorita para el tema.

Imagina que tienes una pelota de fútbol. Si apuntas una manguera de jardín con alta presión de agua, la pelota se lanzará volando. Pero, ¿qué pasa si usa dos mangueras de jardín, cada una apuntando a la pelota en direcciones opuestas? Hipotéticamente, la pelota no se movería, pero la peterbuation más leve y la pelota se enviarán volando en otra dirección. ¿Qué tal tres mangueras de jardín dispuestas en un triángulo equilátero, cada una apuntando directamente a la pelota? Ahora es más estable, pero corremos el mismo riesgo. ¿Cuatro mangueras de jardín dispuestas en un tetraedro perfecto? ¿Cinco en una doble pirámide perfecta? ¿Seis?

Esa es básicamente la idea detrás del uso de láser. Estamos apuntando con láser al (a los) átomo (s) para que sea más estable que el átomo no se mueva (cero absoluto) que se mueva.

El cero absoluto es un estado teórico que existe en la metafísica, como un estado fuera de nuestro universo. La naturaleza misma de la existencia es la entropía, que básicamente fluye de más caliente a más fría. Incluso en los lugares más fríos de nuestro universo en este momento, se cree que los agujeros negros súper masivos … tienen algo de calor (aunque muy pequeño (tenga en cuenta que no estoy describiendo nada aquí excepto la singularidad conceptual en sí)). No es posible tener una ausencia total de calor en algo que el tejido mismo es el calor (diferencial) en sí mismo. La única forma en que se alcanzará el cero absoluto es antes o después o fuera del universo, todos los cuales son conceptos imposibles: sentir o detectar o tener algún tipo de presencia violaría este estado cero ya que cualquier cosa agregaría calor. Por lo tanto; has descubierto la paradoja más imposible que uno puede tratar de imaginar. El calor es un juego muy relativo, y las fracciones por encima del cero absoluto pueden parecernos pequeñas, pero siguen estando infinitamente separadas de la ausencia real de calor. Pero en el papel, habrías descubierto una forma real de llegar a un agujero de gusano (y esa es una forma en que sabemos que los agujeros negros no pueden formar agujeros de gusano porque tienen calor).

Solo agregaría que la naturaleza odia el cero, prefiriendo adoptar una dualidad que sume a cero. Esto implicaría necesariamente el concepto de temperaturas negativas. La pregunta es, ¿cómo se manifiestan en este universo?

Si. Notarás que nos acercamos cada vez más al cero absoluto, con trucos ingeniosos. Incluso ha habido intentos cuánticos por debajo de él, sobre los cuales tengo mis dudas.

Por enésima vez, nadie intenta alcanzar el cero absoluto. No puedes

Además, las temperaturas negativas son más calientes que la temperatura infinita . Este es el resultado de la definición de temperatura como la inversa de la tasa de cambio de entropía con energía. No es solo teórico. Las temperaturas negativas se pueden producir con bastante facilidad en sistemas de centrifugado en el laboratorio; No son tan emocionantes. Ver Física Térmica.