Gli effetti della temperatura, dalla più bassa (zero assoluto) alla più alta possibile

Infografica: la linea delle temperatura

Quali sono gli effetti di un elemento sottoposto a una temperatura estremamente bassa o estremamente alta?

Tempo fa avevamo affrontato il tema dello “zero assoluto”, cioè della temperatura più bassa che si possa registrare. A questa temperatura, pari a -273,15 °C, tutto è immobile e l’energia è del tutto assente. Nell’articolo trovate una spiegazione dettagliata su cosa sia lo zero assoluto e, in generale, su cosa succede al corpo umano quando è sottoposto al gelo intenso.

La BBC, però, è andata ben oltre. Con una eccellente infografica ci spiega gli effetti della temperatura su qualsiasi elemento: dalle particelle piccole agli esseri viventi, dalla Terra al Sistema Solare e all’intero Universo. Parte appunto dallo zero assoluto e cresce pian piano fino alla temperatura di Planck, la più alta a cui si presume di poter arrivare prima che le leggi fisiche si infrangano.

L’infografica è in inglese. In questo articolo ho tradotto in italiano ciascuno dei suoi punti. Per lo zero assoluto aggiungo qualche informazioni in più. In alcuni punti troverete dei link di approfondimento.
Nota: i valori sono in gradi Celsius, cioè quelli comunemente usati in Italia.

Sotto lo zero

-273,15 C (zero assoluto)
Lo zero assoluto è la temperatura più bassa che si possa registrare. Non esiste corpo che possa essere più freddo.
A questa temperatura, un corpo è completamente “immobile”: niente, nemmeno gli atomi, ha l’energia sufficiente per muoversi. La materia assume proprietà particolari come la superconduttività (cioè non hanno resistenza al passaggio della corrente elettrica ) e la superfluidità (hanno una conducibilità termica infinita e, in certe condizioni, possono muoversi all’infinito perché non trovano attrito), altrimenti non possibili nella materia conosciuta.
In realtà, le leggi della termodinamica impediscono a un oggetto di raggiungere lo zero assoluto: servirebbe una quantità di energia infinita per fargli toccare quel punto.

Un millionesimo di grado sopra lo zero assoluto
La temperatura più bassa mai raggiunta dall’uomo. L’esperimento è stato effettuato nel 2003 al MIT.

-273 °C
La temperatura più bassa in cui possono sopravvivere i Tardigradi. Si tratta di una specie di animali invertebrati che hanno la più alta capacità di sopravvivenza conosciuta.

-272 °C
Punto di fusione dell’elio (il punto di fusione è il valore in cui la sostanza, in questo caso l’elio, è sia in fase solida che liquida).
Corrisponde al punto più freddo nell’Universo, registrato nella nebulosa Boomerang, a 5 mila anni luce di distanza dalla Terra.
[Vedi cos’è l’anno luce e come si calcola]

-220 °C
Superficie di 50000 Quaoar, un oggetto transnettuniano che ruota attorno al Sole e delle dimensioni pari circa a due terzi di Plutone.

-218 °C
Punto di fusione dell’ossigeno.

-216 °C
Temperatura di Urano, il pianeta più freddo del Sistema Solare.

-184 °C
Temperatura media del lato in ombra della Luna.
[Se sei interessato ai complotti sulla Luna, vedi l’articolo sul libro di Paolo Attivissimo]

-183 °C
Punto di ebollizione dell’ossigeno.

-173 °C
Superficie di Mercurio di notte.

-145 °C
Temperatura delle nuvole di Giove.

-139 °C
Media della superficie di Callisto, una delle lune di Giove.

-93 °C
La più bassa temperatura dell’aria registrata in Antartide, nell’agosto 2010.

-87 °C
La più bassa temperatura sulla superficie di Marte.

-62 °C
Temperatura registrata a Prospect Creek, in Alaska, il 23 gennaio 1975. È stato il giorno più freddo di sempre.

-46 °C
Temperatura media di gennaio in Oymiakon, in Russia. È il luogo disabitato più freddo del pianeta Terra.

-39 °C
Punto di fusione del mercurio.

-31 °C
La temperatura di “freddo” limite a cui può funzionare il più resistente telefono cellulare.

Sopra lo zero

0 °C
Punto di fusione del ghiaccio.

13,7 °C
La più bassa temperatura registrata in un corpo umano, nel 1999. Si trattava di Anna Bagenholm.

25 °C
WISE 1828+2650, una (forse) nana bruna nella costellazione della Lira. È la più fredda trovata dalla Nasa.

34 °C
Media annuale di Dallol, in Etiopia, il luogo disabitato più caldo della Terra.

36 °C
Punto di fusione del burro.

37 °C
Temperatura media del corpo umano.

46,5 °C
La più alta temperatura registrata in un corpo umano vivente, nel 1980. Apparteneva a Willie Jones.

57 °C
Il più caldo giorno di sempre registrato nella Death Valley, in California, il 10 luglio 1913.

71 °C
La più calda temperatura registrata sulla Terra nel 2005 nel Lut Desert, in Iran.

80 °C
Superficie della cometa di Halley, quando si trova a 135 milioni di chilometri dal Sole.

100 °C
Punto di ebollizione dell’acqua.

101 °C
Media durante il giorno sulla Luna.

125 °C
A questa temperatura il processore della CPU Intel si spegne automaticamente.

127 °C
Massima temperatura della punta di un Concorde durante un volo supersonico.

151 °C
La più alta temperatura in cui sopravvive una creatura vivente. Si tratta ancora una volta di Tardigrada.

357 °C
Punto di ebollizione del mercurio.

427 °C
Temperatura giornaliera di superficie di Mercurio.

462 °C
Temperatura massima di superficie di Venere, il più caldo pianeta del Sistema Solare.

750 °C
Temperatura massima che raggiungono i dischi dei freni di una macchina di Formula 1.

962 °C
Punto di fusione dell’argento.

1.000 °C
Superficie di 51 Pegasi b, un pianeta extrasolare vicinissimo alla sua stella.

1.027 °C
Temperatura massima che raggiunge un legno in fiamme.

1.200 °C
Temperatura della lava di un vulcano.

1.400 °C
La parte più calda della fiamma di una candela a cera.

1.538 °C
Punto di fusione del ferro.

2.162 °C
Punto di ebollizione dell’argento.

2.861 °C
Punto di ebollizione del ferro.

3.500 °C
Punto di fusione del carbonio.

4.027 °C
Punto di ebollizione del carbonio.

5.000 °C
Temperatura interna di una comune bomba chimica

5.500 °C
Superficie del Sole.

6.000 °C
Temperatura del centro della Terra.

6.627 °C
Superficie di Polaris, la «Stella del Nord» nella costellazione dell’Orsa Minore.

9.500 °C
Superficie di Sirio, la «Stella del Cane», una delle stelle più vicine alla Terra.

10.000 °C
Temperatura interna durante un’esplosione nucleare (energia radiata dall’atmosfera).

24.000 °C
Temperatura del centro di Giove.

36.926 °C
La più alta temperatura del sistema stellare Eta Carinae, tra cui si trova una stella massiccia 5 milioni di volte più luminosa del Sole.

1.000.000 °C
Temperatura della corona del Sole.

10.000.000 °C
Temperatura interna durante un’esplosione nucleare, non appena i prodotti di fissione perdono la loro energia cinetica negli urti con le molecole atmosferiche per trasformarsi in energia termica.

15.000.000 °C
Temperatura nel centro del Sole.

55.000.000 °C
Temperatura dei gas bruciati da una supernova.

1.000.000.000 °C
[un miliardo di gradi]
Temperatura che aveva l’Universo dopo 100 secondi dalla sua nascita, cioè 100 secondi dopo il Big Bang.

99.999.999.726 °C
Temperatura interna di una stella di neutroni appena formata. Si tratta del resto altamente condensato di una stella collassata.

1.000.000.000.000 °C
[mille miliardi di gradi, cioè un bilione di gradi]
Temperatura che aveva l’Universo dopo 0,001 secondi dal Big Bang.

5.500.000.000.000 °C
La temperatura più alta che gli esseri umani sono stati capaci di produrre. È stata creata facendo collidere degli ioni di piombo al Large Hadron Collider del Cern, in Svizzera.

1.000.000.000.000.000.000.000.000.000 °C
[un miliardo di miliardi di miliardi di gradi, cioè 1 seguito da 27 zeri]
Temperatura che aveva l’Universo dopo 10^-35 (cioè 0,00…01 con 35 zeri) secondi dal Big Bang.

142.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 °C
[un miliardo di miliardi di miliardi di miliardi di gradi, cioè 142 seguito da 30 zeri]
Il «caldo assoluto», corrispondente alla Temperatura di Planck. È la temperatura più alta ammessa dalla meccanica quantistica: oltre questo valore, le normali leggi fisiche smettono di funzionare. Si pensa che a questa temperatura evaporino anche i buchi neri.