Третий закон термодинамики (теорема Нернста)

Третий закон термодинамики, также известный как теорема Нернста, является одним из ключевых принципов в физической химии и термодинамике. Он описывает поведение систем при очень низких температурах, подходя к абсолютному нулю.

 

Основные положения

Третий закон термодинамики утверждает, что при абсолютном нуле (0 Кельвинов) энтропия идеально упорядоченного кристаллического вещества стремится к нулю. Это утверждение основано на предположении, что у каждого вещества есть только одно состояние с минимальной энергией.

 

Формулировка закона

Математически третий закон можно выразить следующим образом:

 

${\lim }_{T\to 0}S=0$

 

где $S$ обозначает энтропию, а $T$ — температуру системы в кельвинах.

 

Практическое значение

Третий закон термодинамики имеет важное значение для понимания и расчета абсолютных значений энтропии. Он также важен для криогенной инженерии и технологий, таких как сверхпроводимость и сверхтекучесть.

 

Исторический контекст

Закон был сформулирован Вальтером Нернстом в начале 20 века, и он помог объяснить, почему изменение энтропии для любого процесса, приближающегося к абсолютному нулю, уменьшается до нуля.

 

Заключение

Третий закон термодинамики играет критическую роль в нашем понимании низкотемпературной физики и химии. Он подчеркивает, что достижение абсолютного нуля невозможно в реальности, поскольку это потребовало бы бесконечного количества шагов или бесконечного времени. Тем не менее, закон Нернста остается фундаментальным для теоретического описания поведения веществ при экстремально низких температурах.