Qual material tem o menor ponto de congelamento?
O material com o menor ponto de congelamento é o hélio. Sob pressões típicas, ele não congela, mesmo em temperaturas próximas ao zero absoluto. As razões pelas quais são ditadas pela mecânica quântica: a energia do ponto zero de um sistema de hélio é grande demais para permitir o congelamento. A energia do ponto zero é a energia mínima que uma partícula ou sistema sempre tem, não importa o quê. O hélio é a única substância que não possui um ponto de congelamento sob pressão ambiente, independentemente da temperatura.
Um ponto de congelamento para o hélio só existe sob pelo menos 25 atmosferas de pressão e uma temperatura de 1,15 K. Essas condições foram criadas em laboratório por meio de resfriamento evaporativo. O resultado é um sólido incolor e altamente compressível, praticamente invisível. O hélio sólido é tão difícil de ver que as camadas de isopor são usadas apenas para dizer onde está. A densidade do hélio sólido em si é apenas 66 vezes maior que o ar. Em comparação, a água é 1000 vezes mais densa que o ar.
O hélio foi liquefeito pela primeira vez em 1908 pelo físico holandês Heike Onnes, que o esfriou a 1 grau Kelvin. Para sua surpresa, um resfriamento adicional não fez com que atingisse seu ponto de congelamento. Não foi até 18 anos depois, em 1926, que seu aluno, Williem Keesom, conseguiu solidificar o hélio resfriando-o em uma câmara de pressão. Hoje, a liquefação do hélio é um passo vital para extraí-lo da terra e armazená-lo.
O hélio líquido é frequentemente usado como um agente de resfriamento criogênico quando o nitrogênio líquido não é suficiente. Ele deve ser mantido sob alta pressão e baixa temperatura contínuas, caso contrário, ele se expande e transita rapidamente para um gás. O hélio sólido não possui aplicações práticas fora da pesquisa científica.
Algumas das propriedades mais incomuns do hélio podem ser reduzidas a temperaturas próximas ao zero absoluto. A tais temperaturas, o hélio se comporta como um superfluido, o que significa que flui com viscosidade zero mensurável. Ele também tem uma tendência a arrastar as paredes de um recipiente em que é mantido.