A noção de temperatura é muito elementar para nós, principalmente por se basear em nossas sensações.
Nossa pele funciona como uma espécie de termoscópio, detectando – de um modo qualitativo – se um ambiente está quente ou frio; porém essa sensação é muito subjetiva, por isso que há pessoas que acham que uma sala está muito fria, enquanto outras acham que está quente e precisa resfriar mais.
Contudo, de uma perspectiva quantitativa, será que há um valor mínimo de temperatura?
Qual seria o valor máximo já medido? Isso é o que descobriremos!
Qual é a menor temperatura possível?
A menor temperatura possível
Como vimos neste artigo [Escala Absoluta de Temperatura],
a temperatura mede a energia cinética média das partículas de uma substância (…);
Quanto mais energia uma partícula (átomo, molécula ou íon) possui, mais se moverá causando colisões com outras partículas.
Quanto maior a intensidade dessas colisões, maior será a transferência de energia e, consequentemente, sentiremos como uma maior temperatura.
Assim, realizando uma lógica reversa, quanto menor for o movimento das partículas, menor seria a temperatura!
Consequentemente, podemos concluir que a menor temperatura possível seria aquela na qual o movimento particular resultante seja zero.
E esta temperatura é a que chamamos de zero absoluto.
Guillaume Amontons foi o primeiro a formar esse conceito de temperatura mínima, em 1702.
Ao notar que a pressão do ar é proporcional à temperatura, ele pode inferir qual seria a menor temperatura quando a pressão do ar caísse para zero e este valor que ele propôs foi de -240°C – uma aproximação incrível, considerando a época.
De fato, no zero absoluto as partículas basicamente se encontram praticamente sem qualquer movimento.
Contudo elas ainda apresentam um movimento de oscilação devido aos efeitos relacionados à física quântica.
Apenas com lorde Kelvin, como era conhecido o físico irlandês William Thomson, em 1848, que evoluiu o conceito de Amontons e criou a escala de temperatura absoluta, definindo o zero como valor mínimo.
Esta escala acabou por se tornar o padrão de medição usado por todos os cientistas e como unidade padrão estabelecida pelo SI para medição de temperatura.
Eventualmente, podemos pensar que a temperatura no universo seja a mínima, porém a energia remanescente do Big Bang faz com que sua temperatura média seja de 2,74 K (cerca de -270°C).
Surpreendentemente, há regiões espaciais ainda mais frias que isso!
A Nebulosa Bumerangue é o local naturalmente mais frio no cosmo que conhecemos, com a temperatura de cerca de 1 K (aproximadamente -272,15°C).
Já o recorde de temperatura mais baixa do universo registrada foi conseguido pelos humanos, que em 2003 conseguiram fazer átomos de sódio congelarem a metade de um bilionésimo acima do zero absoluto!
A maior temperatura registrada
Comparativamente, é muito mais fácil conseguirmos entender o conceito de menor temperatura possível, o zero absoluto.
Mas como será entender o valor maior registrado?
Sim, registrado; pois não temos como determinar se existe um valor máximo.
Imagem 2
Para Modelo Padrão da física de partículas, um dos principais candidatos a maior temperatura possível está a temperatura de Planck, que vale nada menos que 142 nonilhões de Kelvin.
Contudo, há divergências quanto a esse valor. Para termos uma noção desse valor, vamos olhá-lo diretamente:
142 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 K
Entretanto, muitos cosmologistas acreditam que a maior temperatura real já atingida na história do Universo é bem mais baixa do que a citada acima.
Nos primeiros instantes do Big Bang, a expansão ocorrida foi tão intensa que nenhuma partícula pode interagir, e como já discutimos antes, a temperatura é definida através da interação entre as partículas durante seus movimentos; assim, o Universo primitivo não tinha temperatura nenhuma!
Alguns segundo após o Big Bang, oscilações no espaço-tempo começaram a vibrar por causa da matéria forçando-a a um equilíbrio térmico que fez o Universo aquece a uma temperatura de 1027 K (vista abaixo).
1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 K
Podemos perceber que esta temperatura é bem mais baixa do que a temperatura de Planck.
Após esse momento inicial durante a origem do Universo, a sua temperatura vem caindo cada vez mais a medida que o Universo expande.
Fontes
What is absolute zero?
Researchers cool gas to record low
What is the hottest temperature possible
