Uma pesquisa da Universidade de Sevilha, na Espanha, reacendeu um debate centenário sobre a lei fundamental do Universo, desafiando até mesmo o renomado Albert Einstein. O estudo, publicado no The European Physical Journal Plus, revisita o teorema do calor de Nernst, propondo uma nova prova que questiona conceitos estabelecidos sobre o comportamento da matéria em temperaturas próximas ao zero absoluto.
O que é o teorema de Nernst e por que ele é tão importante?
O teorema de Nernst, formulado em 1905, estabelece que, à medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto (-273°C), a variação da entropia (uma medida da desordem de um sistema) tende a zero. Este teorema é fundamental para a termodinâmica, pois descreve o comportamento da matéria em condições extremas de frio.
Em termos mais simples, o teorema de Nernst ajuda a entender como a energia se comporta quando as coisas ficam extremamente geladas, fornecendo informações sobre as propriedades dos materiais e as leis que governam o universo.
Qual foi a contribuição do professor José María Martín Olalla?
José María Martín Olalla, professor de física da Universidade de Sevilha, desenvolveu uma nova prova para o teorema de Nernst, utilizando apenas a segunda lei da termodinâmica, que afirma que a entropia do universo sempre aumenta. A pesquisa foi divulgada pela própria Universidade de Sevilha.
A prova de Martín Olalla redefine a condição de temperatura igual a zero utilizando um “termômetro de Carnot”, um conceito que não depende do desaparecimento de calores específicos ou da possibilidade de alcançar o zero absoluto na prática.
Como Einstein desafiou o teorema de Nernst?
No início do século XX, o teorema de Nernst gerou debates entre os cientistas. Walther Nernst, ganhador do Prêmio Nobel de Química em 1920, argumentava que o zero absoluto seria inatingível, pois, caso contrário, seria possível construir uma máquina que transformasse todo o calor em trabalho, violando a segunda lei da termodinâmica.
Einstein discordava, afirmando que tal máquina seria impossível de construir, não representando uma ameaça à segunda lei. Ele separou o teorema de Nernst da segunda lei, ligando-o a um terceiro princípio independente. O artigo da Neowin também aborda materiais que desafiam as leis do universo.
Qual é o impacto da nova prova para o teorema de Nernst?
A prova de Martín Olalla traz a máquina hipotética de Nernst de volta à discussão, mas de forma “virtual”. Segundo o pesquisador, a segunda lei exige que a máquina exista virtualmente, ou seja, sem consumir calor, produzir trabalho ou violar as leis da termodinâmica.
Ao combinar esse conceito com a definição do termômetro de Carnot, Martín Olalla conclui que as trocas de entropia se aproximam de zero à medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto, e que o zero absoluto é inatingível.
O que essa pesquisa revela sobre a natureza da temperatura?
Martín Olalla destaca que um problema fundamental da termodinâmica é distinguir a sensação de temperatura (as sensações de quente e frio) do conceito abstrato de temperatura como uma quantidade física. “Formalmente, a segunda lei da termodinâmica fornece uma ideia mais concreta do que é o zero natural da temperatura”, explica o pesquisador.
Ele completa dizendo que “a ideia não está relacionada a nenhuma sensação, mas àquela máquina imaginada por Nernst, mas que tem que ser virtual. Isso muda radicalmente a abordagem para provar o teorema”.
Quais foram as primeiras impressões sobre a pesquisa?
Martín Olalla revelou que seus alunos de termodinâmica foram os primeiros a ter contato com a prova. “Espero que com esta publicação a prova se torne mais conhecida, mas sei que o mundo acadêmico tem grande inércia”, comentou.
A pesquisa também aponta que a única propriedade geral da matéria próxima ao zero absoluto não relacionada à segunda lei é o desaparecimento das capacidades de calor, observada por Nernst em 1912, que Martín Olalla considera “mais como um apêndice importante do que um novo princípio”. Outras pesquisas da área incluem cientistas fazendo um carro funcionar sem metal, viabilizado por novas pesquisas.
Via Neowin
