El profesor de la Universidad de Sevilla (US) José María Martín Olalla ha publicado un artículo en el que resuelve un problema en el ámbito de la termodinámica que lleva 120 años sin poder resolverse. Con esta investigación, Martín ha “corregido una idea expuesta hace más de un siglo por Albert Einstein”. Así se desprende de la información publicada por el Diario de Sevilla.
En este trabajo publicado en la revista The European Physical Journal Plus, cuyo único autor es el profesor Martín Olalla, se ha vinculado el teorema de Nernst con el segundo principio de la termodinámica. Este teorema, planteado en 1905, establece que los intercambios de entropía tienden a cero cuando la temperatura es de cero.
Este estudio, además de resolver un problema que permanecía como una incógnita desde hace 120 años, ha supuesto una ampliación de las consecuencias vinculadas con el segundo principio de la termodinámica, que establece el aumento de la entropía del universo.
Tanto Nernst como Einstein estaban equivocados. Nernst erró porque una máquina en T=0 no cuestiona necesariamente el postulado de Planck. Einstein erró porque es necesario que las máquinas funcionen en T=0.
— Martín-Olalla, José María (@martin-olallajm.bsky.social) 17 de junio de 2025, 13:01
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El problema del teorema de Nernst surgió a principios del siglo XX, cuando se estudiaron las propiedades generales de la materia en temperaturas próximas al cero absoluto (273 grados bajo cero). Por estos estudios, Walther Nernst obtuvo el Premio Nobel de Química en el año 1920.
Nernst sostenía que el cero absoluto tenía que ser inaccesible, ya que, de lo contrario, sería posible construir una máquina que, usando el cero absoluto como refrigerante, podría convertir todo el calor en trabajo, lo que iría en contra del principio de aumento de la entropía. Así se dio por probado su teorema en 1912.
Pero Einstein refutó esta demostración: señaló que la hipotética máquina de la que hablaba Nernst no se podría construir en la práctica y que, por tanto, no se cuestionaría la validez del principio de aumento de la entropía. Así fue como Einstein desvinculó el teorema del segundo principio de la termodinámica y lo asoció a un tercer principio.
Hallazgo
El profesor Martín Olalla introduce en su estudio dos matices que “fueron omitidos por Nernst y Einstein”
Esta idea de Albert Einstein ha sido ahora rebatida por el profesor Martín Olalla, quien introduce en su estudio dos matices que “fueron omitidos por Nernst y Einstein”: el formalismo del segundo principio de la termodinámica obliga, por una parte, a la existencia de la máquina que imaginó Nernst, y, por otra parte, impone que esa máquina sea virtual. La máquina no consume ningún calor, no produce ningún trabajo y no cuestiona el segundo principio.
La concatenación de estas ideas permite “concluir que los intercambios de entropía tienden a cero cuando la temperatura tiende a cero (que es teorema de Nernst) y que el cero absoluto es inaccesible”, han detallado desde la US.
Martín Olalla ha señalado que “un problema fundamental en termodinámica es distinguir la sensación de temperatura, las sensaciones de caliente y frío, del concepto abstracto de temperatura como magnitud física”.
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En la discusión entre Nernst y Einstein, la temperatura era un parámetro empírico. La condición de cero absoluto se representaba por la condición de que la presión o el volumen de un gas se hacían cercanos a cero. Formalmente, el segundo principio de la termodinámica proporciona una idea más concreta de qué es el cero natural de la temperatura. “La idea no está relacionada con ninguna sensación, sino con esa máquina que imaginó Nernst pero que tiene que ser virtual. Esto cambia radicalmente el abordaje de la demostración del teorema”, ha añadido el profesor.
En el estudio, Martín señala que la única propiedad general de la materia cerca del cero absoluto que no puede relacionarse con el segundo principio de la termodinámica es la anulación de las capacidades caloríficas. Sin embargo, el profesor de la US propone una formalización distinta: “El segundo principio contiene la idea de que la entropía es única en el cero absoluto. La anulación de los calores específicos solo añade que ese valor único es cero. Parece más una apostilla, importante, que un nuevo principio”, sostiene.