Bajas temperaturas

Publicado el 21 de abril de 2005 en Curiosidades por omalaled
Tiempo aproximado de lectura: 2 minutos y 50 segundos
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¿Hasta cuánto podemos enfriar un gas? ¿Existe una tempertatura tal que no se pueda bajar más de ella? ¿Qué pasa a esa temperatura?
 
Teóricamente posible el cero absoluto corresponde a -273,15 °C, o cero en la escala termodinámica o Kelvin (0 K).
 
El concepto de un cero absoluto de temperatura surgió por vez primera en relación con experimentos con gases; cuando se enfría un gas sin variar su volumen, su presión decrece con la temperatura. Aunque este experimento no puede realizarse más allá del punto de condensación del gas, la gráfica de los valores experimentales de presión frente a temperatura se puede extrapolar hasta presión nula. La temperatura a la cual la presión sería cero es el cero absoluto de temperatura. Posteriormente se demostró que este concepto deducido experimentalmente era consistente con las definiciones teóricas del cero absoluto.
 
Los átomos y moléculas de un objeto en el cero absoluto tienen el menor movimiento posible. No estarían completamente en reposo, pero no podrían perder más energía de movimiento, con lo que no podrían transferir calor a otro objeto. No se puede llegar físicamente al cero absoluto, pero es posible acercarse todo lo que se quiera. Para alcanzar temperaturas muy frías o criogénicas se necesitan procedimientos especiales. Sólo medir estas temperaturas es ya un problema y hay que emplear métodos electromagnéticos.
 
A estas temperaturas, los materiales presentan propiedades muy extrañas comparadas con las que estamos acostumbrados a ver de forma cotidiana. La razón de ello es que a estas temperaturas se manifiestan efectos cuánticos. Algunos pierden por completo su resistencia eléctrica (superconductividad). Este efecto se observó por primera vez en el mercurio a unos pocos grados por encima del cero absoluto, pero se están obteniendo a temperaturas cada vez más altas con nuevos materiales. Si se introduce una corriente eléctrica en un anillo metálico enfriado hasta hacerlo superconductor, la corriente sigue circulando por el anillo y puede ser detectada horas después.
 
Pero hay otros fenómenos, por ejemplo, el propio mercurio se solidifica y la goma se hace tan quebradiza como el vidrio. El calor específico de los gases y los sólidos disminuyen. La teoría clásica dice que se mantiene constante, pero los resultados discrepan coincidiendo con los previstos por la teoría cuántica. El Helio presenta un fenómeno llamado superfluidez. Si lo ponemos en una vasija, sube por las paredes hasta desbordarse.
 
¿Es esto importante? ¿Sirve para algo todo esto? A primera vista parece que sólo tiene valor teórico, pero los experimentos derivados de las bajas temperaturas sirven, en primer lugar, para confirmar que la teoría cuántica es correcta. Todos los fenómenos como superconductividad, superfluidez y otros sólo los explica con toda claridad la teoría cuántica. Por otro lado, existen muchas aplicaciones industriales importantes.
 
La criogenia ha hecho posible el transporte comercial de gas natural licuado. Sin la criogenia, la investigación nuclear carecería de hidrógeno y helio líquidos para los detectores de partículas y para los potentes electroimanes necesarios en los grandes aceleradores de partículas. Estos imanes también se emplean en la investigación de fusión nuclear. Algunos dispositivos infrarrojos, máseres y láseres también requieren temperaturas criogénicas. Otra aplicación es la producción y transporte a gran escala de oxígeno y nitrógeno a partir del aire. El oxígeno tiene muchos usos como motores de cohetes, en los altos hornos, en sopletes de corte y soldadura o para hacer posible la respiración en naves espaciales y submarinos. El nitrógeno se emplea en la producción de amoníaco para fertilizantes o en la preparación de alimentos congelados que se enfrían con suficiente rapidez para impedir que se destruyan los tejidos celulares. Se usa también como refrigerante y para el transporte de alimentos congelados.
 
La cirugía criogénica o criocirugía se emplea en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson: se destruye tejido selectivamente congelándolo con una pequeña sonda criogénica. Una técnica similar también se ha empleado para destruir tumores cerebrales y detener el avance del cáncer de cuello de útero.
 
Un montón de aplicaciones, ¿no?



Hay 7 comentarios a 'Bajas temperaturas'

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  1. #1.- Enviado por: Voltaire-

    El día 21 de abril de 2005 a las 20:34

    En una comferència sobre energies ens van parlar de l’ús de l’hidrogen i ho dic perquè per tal de fer-lo servir s’ha de tenir a -240 / -250 ºC que és la temperatura de liqüefacció i és quan en poc espai podem tenir molt gas, ara que a uns -230 ºC inevitablement és gas i el volum s’incrementa d’una manera bestial.
    Per arribar a aquestes temperatures es fa amb un sistema de cascada passant per diferents etapes intermedies ja que de cop és pràcticament impossible.
    Des d’aquella comferència que tinc els meus dubtes sobre quan pràctic és fer servir l’hidrogen com a combustible, ja que d’entrada l’hem de dissociar i després l’hem de combinar i la termodinàmica és com és.
    Un avantatge és que no explota, sino que implota ja que el producte de la reacció té molt menys volum que els reactius per separat :)

  2. #2.- Enviado por: omalaled

    El día 22 de abril de 2005 a las 10:28

    Com sempre, Voltaire-, gràcies pels teus comentaris.

    La pràctica d’utilitzar l’Hidrògen que no la bencina són els gasos d’escapament. En cas de l’Hidrògen es desprén aigua, cosa que ens va be a tots. El problema és que necessitem energia per fabricar-lo i en realitat posem el tub d’escapament a Ascó :). L’ideal seria que l’energia per fabricar-lo fos treta de plaques solars.

    L’Hidrògen licua a res més que a 14,02 K (-259,13 ºC).

    Per la teva informació, el primer que va licuar l’Hidrògen va ser un tal James Dewar, químic escocés i ho va ver al 1898. El mateix del “vaso termo” o “vaso Dewar”.

    El que no sé es si el “Dewar’s white label” te res a veure :)

    Ho va fer en competència amb el descobridor de la superconductivitat, un físic que es deia Kamerlingh-Onnes. La lluita va ser força interessant.

    Potser ho explicaré en una altra historieta d’aquestes.

    Salut!

  3. #3.- Enviado por: Voltaire-

    El día 23 de abril de 2005 a las 21:59

    Conec la lluita per la liqüefacció de l’hidrogen, ho vaig veure no fa gaire a un docu sobre energia que hi ha penjat a l’e-mule. El tema de l’hidrogen és una mica més pelut del que sembla, d’entrada tenim la termodinàmica sempre fotent ja que hi ha pèrdues d’energia, després la temperatura fresqueta d’utilització, després la gràcia de que el catalitzador de les piles de combustibles és ni més ni menys que el platí, element força abundant i barat XD després hi ha la teoria de l’escapament d’hidrogen lliure a l’atmòsfera que és molt reactiu amb l’ozó estratosfèric… Tot un cúmul de virtuts XD
    Si la cosa no canvia com va dir algú, d’aquí poc veure’m als ecologistes demanant més nuclears XD

  4. #4.- Enviado por: JuaN

    El día 3 de mayo de 2005 a las 21:10

    omalaled, me parece de muy mala educacion que te expreses en catalan si estas viviendo y conviviendo en españa y con españoles. Te pido un poco mas de respeto a la hora de escribir y deja atras tus ideales y tus nacionalismos.
    Gracias

  5. #5.- Enviado por: Voltaire-

    El día 13 de junio de 2005 a las 12:58

    Suposo que ja fa temps i el tal JuaN no passa per aquí, però ja que hi som, per què no fer-ho en anglès o alemany o francés que son les llengües “oficials” de divulgació científica?
    D’altra banda és força reconfortant veure com es demana respecte trepitjant les conviccions d’aquell a qui se li demana.
    Divertente (com diu el Rossi)

  6. #6.- Enviado por: medi

    El día 21 de diciembre de 2005 a las 23:38

    Ando por aquí leyendo archivos atrasados. Eso de las lenguas oficiales me ha parecido muy divertido.

  7. #7.- Enviado por: omalaled

    El día 22 de diciembre de 2005 a las 14:30

    Encima de escrbir el blog y hacerlo con todo esmero e intentando contentar a todos le dicen a uno que es de mala educación … Al final uno acaba riéndose de todo.

    Saludos, medi.

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