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Estudio sobre la tercera ley de la termodinámica

La tercera ley de la termodinámica, desarrollada a principios del siglo XX. Tiene un pasado polémico y un número de formulaciones debido a Planck, Einstein y Nernst. Su versión más aceptada es el principio de inasequibilidad. Establece que cualquier proceso no puede alcanzar la temperatura cero absoluta en un número finito de pasos y dentro de un tiempo finito.

El estudio

En un estudio publicado en la revista Nature Communications en marzo de 2017. Lluis Masanes y Jonathan Oppenheim «proporcionan una derivación del principio [inalcanzable] que se aplica a los procesos de enfriamiento arbitrarios. Incluso aquellos que explotan las leyes de la mecánica cuántica o que implican una dimensión infinita. Ellos cuantifican los recursos necesarios para enfriar un sistema a cualquier temperatura. Y traducen estos recursos al mínimo tiempo o número de pasos.  Considerando la noción de una máquina térmica que obedece restricciones similares a las computadoras universales.

Ellos hallaron que la temperatura obtenible puede escalar como una potencia inversa del tiempo de enfriamiento. Los resultados del estudio también buscan aclarar la conexión entre dos versiones de la tercera ley. El principio de inabarcabilidad y el teorema del calor. Y poner límites finales en la velocidad a la que la información se puede borrar.

Objetivos

“Nuestro objetivo es proporcionar límites cuantitativos definitivos aplicables a cualquier procedimiento de enfriamiento. Es decir, deseamos encontrar un límite inferior para la temperatura que un sistema pueda alcanzar después de cualquier proceso que utilice algunos recursos dados o que dure algún tiempo dado. Por lo tanto, debemos permitir la transformación cuántica más general. Es decir, aquellos que respetan la conservación de energía total y son microscópicamente reversibles (unitarios). Esta configuración general incluye protocolos termodinámicamente irreversibles. Y también protocolos poco realistas donde se requiere un control total de los grados microscópicos de libertad del baño. Sorprendentemente, encontraremos aquí, como se encontró en el caso de la segunda ley, que tener un grado tan poco realista de control no parece dar una ventaja sobre tener un control muy crudo.

El informe completo, en inglés, puede verse haciendo clic aquí.

Artículo gracias a blog de ACR Latinoamérica