La temperatura natural más baja jamás registrada directamente a nivel del suelo en la Tierra es de -89,2 °C (-128,6 °F; 184,0 K) en la entonces estación soviética Vostok en la Antártida el 21 de julio de 1983, según mediciones terrestres. [1]
El 10 de agosto de 2010, las observaciones satelitales mostraron una temperatura superficial de -92 °C (-134 °F; 181 K) a 81°48′S 59°18′E / 81.8°S 59.3°E / -81.8; 59.3 , a lo largo de una cresta entre Dome Argus y Dome Fuji , a 3.900 m (12.800 pies) de elevación. [2] El resultado se informó en la 46.ª reunión anual de la Unión Geofísica Americana en San Francisco , California , en diciembre de 2013; es una cifra provisional y puede estar sujeta a revisión. [3] El valor no figura como la temperatura más baja registrada, ya que se midió mediante teledetección desde satélite y no con termómetros terrestres , a diferencia del récord de 1983. [4] La temperatura anunciada refleja la de la superficie del hielo, mientras que las lecturas de Vostok midieron el aire sobre el hielo, por lo que las dos no son directamente comparables. Un trabajo más reciente [5] muestra muchos lugares en la alta Antártida donde las temperaturas superficiales caen a aproximadamente -98 °C (-144 °F; 175 K). Debido al gradiente de temperatura muy fuerte cerca de la superficie, esto implica mínimos de temperatura del aire cerca de la superficie de aproximadamente -94 °C (-137 °F; 179 K).
El 21 de enero de 1838, un comerciante ruso llamado Neverov registró una temperatura de -60 °C (-76 °F; 213 K) en Yakutsk . [6] El 15 de enero de 1885, H. Wild informó que se midió una temperatura de -68 °C (-90 °F; 205 K) en Verkhoyansk . [6] Una medición posterior en el mismo lugar en febrero de 1892 fue reportada como -69,8 °C (-93,6 °F; 203,3 K). Los investigadores soviéticos anunciaron más tarde un registro de -67,7 °C (-89,9 °F; 205,5 K) en febrero de 1933 en Oymyakon , a unos 650 km (400 mi) al sureste de Verkhoyansk; Esta medición fue reportada en textos soviéticos durante la década de 1940 como un mínimo histórico, con la medición anterior de Verkhoyansk ajustada retroactivamente a -67,6 °C (-89,7 °F; 205,6 K). [7]
La siguiente medición fiable se realizó durante la temporada de 1957 en la estación Amundsen-Scott del Polo Sur en la Antártida , con un resultado de -73,6 °C (-100,5 °F; 199,6 K) el 11 de mayo y de -74,5 °C (-102,1 °F; 198,7 K) el 17 de septiembre. [6] El siguiente récord mundial de temperatura baja fue una lectura de -88,3 °C (-126,9 °F; 184,8 K), medida en la estación soviética Vostok en 1968, en la meseta antártica . Vostok volvió a batir su propio récord con una lectura de -89,2 °C (-128,6 °F; 184,0 K) el 21 de julio de 1983. [8] Este sigue siendo el récord de una temperatura registrada directamente.
En 1904, el científico holandés Heike Kamerlingh Onnes creó un laboratorio especial en Leiden , Países Bajos, con el objetivo de producir helio líquido . En 1908 logró reducir la temperatura a menos de -269 °C (-452,2 F, 4 K), que son cuatro grados por encima del cero absoluto . Solo en este estado excepcionalmente frío se licua el helio; el punto de ebullición del helio es de -268,94 °C (-452,092 F). Kamerlingh Onnes recibió un Premio Nobel por su logro. [9]
El método de Onnes se basaba en despresurizar los gases en cuestión, provocando que se enfriaran mediante enfriamiento adiabático . [ cita requerida ] Esto se desprende de la primera ley de la termodinámica;
donde U = energía interna , Q = calor añadido al sistema, W = trabajo realizado por el sistema.
Consideremos un gas en una caja de un volumen determinado. Si la presión en la caja es mayor que la presión atmosférica, al abrirla, el gas realizará un trabajo sobre la atmósfera circundante para expandirse. Como esta expansión es adiabática y el gas ha realizado un trabajo
Ahora bien, como la energía interna ha disminuido, también lo ha hecho la temperatura. [ cita requerida ]
En noviembre de 2000, se registraron temperaturas de espín nuclear inferiores a 100 pK en un experimento del Laboratorio de Bajas Temperaturas de la Universidad Tecnológica de Helsinki . Sin embargo, se trataba de la temperatura de un tipo particular de movimiento (una propiedad cuántica llamada espín nuclear) y no de la temperatura termodinámica promedio general para todos los grados de libertad posibles. [10] A temperaturas tan bajas, el concepto de " temperatura " se torna multifacético, ya que no se puede suponer que el movimiento molecular se promedie en todos los grados de libertad. [ cita requerida ] La emisión máxima correspondiente será en ondas de radio, en lugar de en el infrarrojo habitual, por lo que los átomos vecinos la absorben de manera muy ineficiente, lo que dificulta alcanzar el equilibrio térmico.
El Laboratorio de Baja Temperatura registró una temperatura mínima récord de 100 pK , o 1,0 × 10 −10 K en 1999. [11]
Los aparatos actuales para alcanzar bajas temperaturas tienen dos etapas. La primera utiliza un refrigerador de dilución de helio para alcanzar temperaturas de milikelvin, luego la siguiente etapa utiliza desmagnetización nuclear adiabática para alcanzar picokelvins. [11]
Las temperaturas extremadamente bajas son útiles para la observación de fases mecánicas cuánticas de la materia, como los superfluidos y los condensados de Bose-Einstein , que se verían alterados por el movimiento térmico.
