Qual é a temperatura mínima/máxima no espaço?
Respostas
Aqui está o lugar mais frio, encontrado até agora, no universo: Nebulosa do Boomerang - Wikipedia
Aqui está o lugar mais frio do nosso sistema solar: Lugar mais frio do sistema solar? Bem perto
O lugar mais quente encontrado no universo até agora é: Ponto mais quente encontrado no universo
O lugar mais quente do sistema solar (além do centro do sol) é: Corona estelar - Wikipedia
Então, acho que estamos variando entre um grau acima do zero absoluto e 300 milhões de graus. Tenha em mente, no entanto, que temperatura e calor não são a mesma coisa. A temperatura mede a velocidade das partículas, mas o calor é a transferência de energia. A coroa é 10E-12 menos densa que a superfície do sol.
Existem algumas teorias de cordas nas quais há um limite superior para a temperatura, chamado de temperatura de Hagedorn. É extremamente alto. De acordo com essas formas de teoria das cordas, conforme nos aproximamos da temperatura de Hagedorn, a energia adicionada vai para a criação de partículas (e criação de partículas correspondentes a outros estados vibracionais das cordas) ao invés de apenas energia cinética de alguma coleção fixa de partículas.
Você pode querer examinar algumas mecânicas estatísticas básicas, como a derivação da fórmula fornecida aqui: Por que o fator de Boltzmann$e^{-E/kT}$parecem implicar que as energias mais baixas são mais prováveis? A constante k de Boltzmann é essencialmente um fator de conversão entre temperatura e energia. Poderíamos expressar a temperatura em unidades de energia, exceto que podemos medir a temperatura com muito mais precisão com referência ao ponto triplo da água (como os graus são definidos) do que podemos medi-la em unidades de energia (e, da mesma forma, com mais precisão do que a constante de Boltzmann ).
Suponha que temos um sistema quântico confinado tendo níveis de energia permitidos E_0 \le E_1 \le E_2 \le.... A existência de um nível mínimo de energia e o fato de que os níveis de energia vão ao infinito (se houver infinitos deles ) são necessários para fazer a versão legal da mecânica estatística funcionar. Quando o sistema está em equilíbrio térmico na temperatura T , a probabilidade de estar no nível de energia E_i é algum valor dependente de T multiplicado pelo fator de Boltzmann. Quando T = 0, o sistema está em seu estado de energia mais baixo. À medida que a temperatura aumenta, os níveis de energia mais altos gradualmente se tornam mais prováveis.
Em um sistema com apenas um número finito de estados de energia, é possível, em princípio, ter temperatura infinita (na qual todos os níveis de energia são igualmente prováveis) ou até temperatura negativa (na qual os níveis de energia mais altos são mais prováveis do que os mais baixos: Negativo temperatura - Wikipédia ). De certa forma, faz mais sentido pensar em 1/T em vez de T , porque em termos da propensão de um sistema para absorver ou liberar energia, é o alto valor de 1/T que indica que o sistema está sujeito a consumir energia de um sistema com um valor inferior de 1/T .
Mas geralmente o modelo mais apropriado é aquele em que o sistema tem infinitos estados possíveis, e então a temperatura tem que ser não negativa e também finita. (Parece provável que a gravidade quântica estabeleça um limite superior no número de estados possíveis para um sistema vinculado dependendo de sua área de superfície, devido à possibilidade de formar um buraco negro, mas esse não é o modelo mais apropriado em todos os casos, mesmo que é realista. Não sou versado o suficiente na combinação de mecânica estatística, gravidade quântica e teoria das cordas para saber se há um conflito real aqui ou como ele é reconciliado.)
Sob muitas suposições comuns, como as que eles fazem quando ensinam os fundamentos dos gases ideais, você não obtém limite superior para a temperatura porque a soma de e^{-E_i/kT} converge, por mais alto que você defina T para ser . O número de estados disponíveis abaixo de um limite superior E cresce lentamente o suficiente com E para fazer a série convergir. Ou, em outras palavras, os níveis de energia E_i vão para o infinito com rapidez suficiente. Mas a convergência dessa série depende de alguns detalhes da teoria. No tipo de teoria das cordas que mencionei no início da resposta, o número de estados possíveis até algum limite de energia E cresce muito rápido com E , exponencialmente rápido, e tem um limite superior na temperatura definida nesse tipo de mecânica estatística. Se definirmos T como a temperatura de Hagedorn, a série divergirá, e como as probabilidades devem somar 1, isso significa que não existe tal equilíbrio térmico nessa temperatura. Só pode ser aproximado.