Trzecia zasada termodynamiki

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Trzecia zasada termodynamiki (zasada Nernsta, teoremat cieplny Nernsta) może być sformułowana jako postulat: nie można za pomocą skończonej liczby kroków uzyskać temperatury zera bezwzględnego (zero kelwinów), jeżeli za punkt wyjścia obierzemy niezerową temperaturę bezwzględną.

Podstawą takiego zdefiniowania III zasady termodynamiki jest analiza sprawności lodówki. Jak wiemy lodówka działa na zasadzie odwrotnego cyklu Carnota a jej sprawność dana jest wzorem:

n = \frac{Q_{odebrane}}{W} = \frac{T_2}{T_1-T_2}

Jeżeli ciało o określonej temperaturze T1 chcielibyśmy schłodzić do T2→0 odbierając przy tym skończone ciepło Q to analizując wzór widzimy, że w takim wypadku Q/W → 0, czyli W→nieskończoności. Gdybyśmy podstawili T2 = 0 równanie nie miałoby sensu matematycznego, co oznacza, że nie da się osiągnąć temperatury zera bezwzględnego w skończonej liczbie kroków, wobec czego czasem spotykany zapis tej zasady S(T=0)=0 jest w myśl tego, co pokazano, błędny.

Inne sformułowanie głosi, że entropia substancji tworzących doskonałe kryształy dąży do 0, gdy temperatura dąży do 0 K.

Mówiąc jaśniej, gdyby udało się schłodzić jakąś substancję do 0 K i gdyby ona utworzyła kryształ doskonały nie posiadający zamrożonych defektów krystalicznych to jej entropia musiałaby przyjąć wartość 0. Jest to jednak technicznie, a także formalnie niewykonalne, dlatego definicja trzeciej zasady termodynamiki w formie

entropia kryształu doskonałego w temperaturze zera bezwzględnego jest równa 0

nie jest poprawna, choć intuicyjnie akceptowalna.

\lim_{T \to 0}~S(T,V,N)=0

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]