O que é temperatura absoluta?

Temperatura absoluta é a temperatura medida usando uma escala que começa em zero, sendo esse zero a temperatura mais baixa teoricamente atingível na natureza. Existem duas escalas de temperatura absoluta comuns derivadas da escala de Fahrenheit e da escala Celsius, ou centígrada. A primeira é a escala Rankine, e a segunda é a escala Kelvin. Embora ainda sejam usadas para propósitos comuns, as escalas Celsius e Fahrenheit, com seu valor inferior a zero, são menos desejáveis ​​para fins científicos computacionais. Graus zero Rankine é idêntico a zero graus Celsius.

Simplificando, a temperatura é um indicador de quão quente ou quão frio um objeto é em relação a outros objetos. Como as temperaturas variam de acordo com a estação e a situação, uma escala completa com gradações intermediárias foi desenvolvida para permitir comparações. Dois pontos fixos são necessários para criar uma escala útil - um padrão global e invariável. A escolha lógica sobre a qual basear as escalas de temperatura padrão foi a água, uma vez que é abundante, acessível, muda de estado a determinadas temperaturas e pode ser facilmente purificada. Como mencionado acima, no entanto, a temperatura se relaciona com o calor, e o calor se relaciona em um nível mais básico ao movimento atômico e molecular.

A energia pode ser absorvida por átomos e moléculas de várias maneiras, como por excitação de elétrons, a transferência de um elétron de um estado orbital inferior para um superior. Em geral, no entanto, a energia é absorvida e aumenta o movimento de todo o átomo ou molécula. Essa energia - a energia que leva à "cinesia", ou movimento - é energia cinética. Existe uma equação que liga a energia cinética ao calor: E = 3/2 kT, onde E é a energia cinética média de um sistema, k é a constante de Boltzmann e T é a temperatura absoluta em graus Kelvin. Observe que, neste cálculo, se a temperatura absoluta for zero, a equação indica que não há energia ou movimento cinético.

Na verdade, ainda existe um tipo de energia a zero grau de temperatura absoluta, embora não seja isso que a equação da física clássica acima indique. O movimento restante é previsto pela mecânica quântica e está associado a um tipo específico de energia chamado "energia vibracional de ponto zero". Quantitativamente, essa energia pode ser calculada matematicamente a partir da equação de um oscilador harmônico quântico e com o conhecimento do Princípio da Incerteza de Heisenberg. Esse princípio da física determina que não é possível conhecer a posição e o momento de partículas muito pequenas; portanto, se o local for conhecido, a partícula deve reter um minúsculo componente vibracional.