Un f¨ªsico espa?ol corrige una de las ideas de Einstein y resuelve un problema de termodin¨¢mica de hace 120 a?os
Un avance en la compresi¨®n de la entrop¨ªa cerca del cero absoluto reaviva el debate sobre fundamentos termodin¨¢micos.
El profesor Jos¨¦ Mar¨ªa Mart¨ªn Olalla, de la Universidad de Sevilla, ha publicado un estudio en The European Physiscccal Journal Plus que resuelve un quebradero de cabeza cient¨ªfico de m¨¢s de 120 a?os. Su investigaci¨®n aborda el famoso teorema de Nernst, propuesto en 1905 y vinculado al comportamiento de la entrop¨ªa cerca del cero absoluto, y establece una relaci¨®n directa con el segundo principio de la termodin¨¢mica desafiando una interpretaci¨®n hist¨®rica atribuida a Einstein.
Nernst postul¨® que, al acercarse al cero absoluto, los intercambios de entrop¨ªa tend¨ªan a cero, lo que implicaba que el cero absoluto era inaccesible debido a la imposibilidad de convertir todo el calor en trabajo, una supuesta ¡°m¨¢quina¡± violar¨ªa el principio de aumento de la entrop¨ªa. Sin embargo, Einstein argument¨® que al ser imposible construir es m¨¢quina en la pr¨¢ctica, el teorema no estaba verdaderamente ligado al segundo principio, por lo que lo releg¨® a un tercer principio independiente.
Dos precisiones clave
Mart¨ªn Olalla retoma esa paradoja y aporta dos elementos que, seg¨²n ¨¦l, ni Nernst ni Einstein tuvieron en cuenta:
- El segundo principio exige que la m¨¢quina de Nernst exista como concepto formal.
- Esa m¨¢quina debe ser virtual, es decir, no realiza trabajo ni consume calor y, por lo tanto, no contradice el segundo principio.
Combinando ambas ideas, el f¨ªsico demuestra que s¨ª se deduce el teorema de Nernst directamente del segundo principio, manteniendo la imposibilidad de alcanzar le cero absoluto y manipulando la entrop¨ªa de forma coherente.
Otra aportaci¨®n significativa del estudio es la distinci¨®n entre la sensaci¨®n subjetiva de ¡°fr¨ªo o calor¡± y el concepto abstracto de temperatura. Mientras Nernst y Einstein trabajan el cero absoluto desde una perspectiva emp¨ªrica (volumen o presi¨®n tendiendo a cero), Mart¨ªn Olalla lo define de manera formal a trav¨¦s del funcionamiento hipot¨¦tico de la m¨¢quina de Nernst, seg¨²n el segundo principio.
El estudio tambi¨¦n revisa la segunda gran conclusi¨®n de Nernst, que los calores espec¨ªficos tienden a cero al acercarse al cero absoluto. Mart¨ªn Olalla argumenta que esto no es un principio adicional, sino una consecuencia del segundo principio, y no del teorema, siendo m¨¢s bien un a?adido relevante, no un nuevo postulado termodin¨¢mico.
Implicaciones acad¨¦micas y pedag¨®gicas
Esta revisi¨®n cient¨ªfica tiene alcance acad¨¦mico y educativo. Hasta ahora, muchas generaciones han estudiado l termodin¨¢mica partiendo de la separaci¨®n entre sgeundo y ¡°tercer¡± principio. Ahora, la propuesta de Mart¨ªn Olalla invita a reexaminar esa continuidad y replantear textos y cursos, integrando el teorema de Nernst dentro del segundo principio.
El profesor destaca que sus alumnos han sido los primeros en conocer esta nueva prueba en sus clases, y expresa que espera que el trabajo gane aceptaci¨®n, a pesar de la ¡°gran inercia¡± del mundo acad¨¦mico.
Este nuevo enfoque no solo cierra una laguna conceptual hist¨®rica, sino que tambi¨¦n refuerza la base l¨®gica de la termodin¨¢mica cl¨¢sica. Mart¨ªn Olalla proporciona una visi¨®n m¨¢s s¨®lida de c¨®mo las leyes de la termodin¨¢mica se interrelacionan, ofreciendo una lectura unificada y rigurosa que podr¨ªa orientar investigaciones futuras en f¨ªsica del bajo cero, sistemas cu¨¢nticos y fundamentos de la energ¨ªa.
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