À medida que a temperatura atinge o zero absoluto (0 Kelvin, ou -273,15 graus Celsius), o comportamento das moléculas sofre mudanças significativas:
1. Movimento Molecular:No zero absoluto, a energia cinética das moléculas aproxima-se do seu valor mais baixo possível. As moléculas perdem quase todos os seus movimentos vibracionais, rotacionais e translacionais. Como resultado, o movimento molecular cessa efetivamente e a matéria atinge um estado denominado degeneração quântica.
2. Estados Quânticos:No zero absoluto, as moléculas ocupam seus estados quânticos mais baixos possíveis. Os efeitos quânticos tornam-se dominantes e as partículas, como os elétrons, seguem regras estritas da mecânica quântica. Os níveis de energia molecular estão no mínimo e os orbitais moleculares são ocupados de maneira específica e ordenada.
3. Entropia Reduzida:A entropia, uma medida de desordem em um sistema, atinge seu mínimo absoluto na temperatura zero. Isso significa que as moléculas formam uma estrutura altamente ordenada e organizada. Vibrações e rotações moleculares não contribuem com entropia, resultando em um arranjo cristalino perfeito.
4. Supercondutividade e Superfluidez:Certos materiais apresentam propriedades peculiares quando resfriados a temperaturas extremamente baixas. Por exemplo, alguns metais tornam-se supercondutores, perdendo toda a resistência elétrica, enquanto alguns líquidos tornam-se superfluidos, apresentando fluxo sem atrito e viscosidade zero.
5. Implicações Termodinâmicas:A Terceira Lei da Termodinâmica afirma que à medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto, a entropia de uma substância cristalina pura chega a zero. Isto tem implicações para vários cálculos termodinâmicos e interpretações do comportamento molecular em temperaturas ultrabaixas.
Embora seja teoricamente possível atingir o zero absoluto, na prática é incrivelmente difícil de conseguir, e apenas pequenas quantidades de certos materiais foram arrefecidas a temperaturas tão extremas para fins experimentais. A maioria das aplicações do mundo real, como a computação quântica e a física da matéria condensada, concentra-se em atingir alguns milésimos de grau acima do zero absoluto.
