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» » Las partículas cercanas al cero absoluto no rompen las leyes de la termodinámica

Referencia: AlphaGalileo.org, 20 de mayo de 2014

Un cambio en los anómalos modelos de comportamiento de las partículas a muy bajas temperaturas, confirman que la tercera ley de la termodinámica no es violada.

En teoría, las leyes de la física son absolutas. Sin embargo, cuando se trata de las leyes de la termodinámica (la ciencia que estudia cómo el calor y la temperatura se relacionan con la energía), hay momentos en los que no parecen tan fáciles de aplicar. En un artículo publicado recientemente en la EPJ B, Robert Adamietz, de la Universidad de Augsburg, Alemania, y sus colegas, han demostrado que un modelo teórico de la influencia del medio ambiente sobre una partícula no viola la tercera ley de la termodinámica, pese a que las apariencias digan lo contrario. Estos hallazgos son relevantes para los sistemas a escala micro o nanométrica, que son difíciles de separar por el calor o por los efectos cuánticos ejercidas por su entorno.

Los autores se centraron en el sistema modelo preferido por los expertos en termodinámica, que consiste en una partícula libre fuertemente acogida en un baño de calor, que representa el efecto de su entorno. Los estudios de tales sistemas suelen centrarse en cuánta energía se necesita para elevar su temperatura en una cierta cantidad, o el así llamado calor específico. En predicciones teóricas previas se sugería que, en algunas circunstancias, el calor específico puede disminuir por debajo de cero a una temperatura de estrictamente cero (-273,15 °C). Esta predicción parece romper la tercera ley de la termodinámica, la cual establece que el calor específico debe caer a un valor de cero en una estricta temperatura cero.

Los autores demostraron que en realidad la tercera ley de la termodinámica no se ha violado. De hecho, una partícula real siempre estará confinada a un volumen finito, incluso si el volumen es extremadamente grande. Por lo tanto, lo que descubrieron en los estudios previos debe ser modificado para dar cuenta del confinamiento espacial de la partícula. El nuevo modelo demuestra cómo el calor específico negativo de una partícula libre se relaciona realmente con una caída del calor específico, lo cual debe ser observable en presencia de un confinamiento.


- Fuente: Springer Science .
- Imagen:  Una partícula libre fuertemente bañada de calor. Springer.
- Publicación: R. Adamietz, G.-L. Ingold, and U. Weiss (2014), Thermodynamic anomalies in the presence of general linear dissipation: from the free particle to the harmonic oscillator, European Physical Journal B, DOI 10.1140/epjb/e2014-50125-2 .
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Editor del blog Pedro Donaire

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