Troisi??me loi de la thermodynamique

Thermodynamique
Le moteur thermique classique Carnot
Branches Classique ?? statistiques ?? Chimique Equilibrium / Non-??quilibre
Lois Zeroth ?? Premi??re ?? Deuxi??me Troisi??me ??
Syst??mes ??tat: ??quation d'??tat Id??al gaz ?? Gaz r??el Phase de mati??re ?? ??quilibre Contr??le du volume ?? Instruments Processus: Isobarique ?? Isochore ?? Isothermal Adiabatique ?? Isentropique ?? Isenthalpique Quasistatique ?? Polytropic Libre dilatation R??versibilit?? ?? Irr??versibilit?? Endoreversibility Cycles: Les moteurs thermiques ?? Pompes ?? chaleur L'efficacit?? thermique
Propri??t??s syst??me diagrammes de propri??t?? Propri??t??s intensives et extensives Fonctions d'Etat: Temp??rature / entropie ( intro. ) ??? Pression / Volume ??? Potentiel chimique / Particule non. ??? (??? Variables conjugu??es) La qualit?? de vapeur Propri??t??s r??duits fonctions du processus: Travail ?? Heat
Propri??t??s des mat??riaux Capacit?? thermique sp??cifique Compressibilit?? Dilatation thermique base de donn??es de propri??t??
??quations Le th??or??me de Carnot ?? Clausius th??or??me ?? Relation fondamentale ?? Loi des gaz parfaits ?? Relations de Maxwell ?? Relations r??ciproques Onsager ?? ??quations thermodynamiques de Bridgman Table des ??quations thermodynamiques
Potentiels L'??nergie gratuite ?? Entropie gratuit L'??nergie interne Enthalpie ??nergie libre ??nergie libre de Gibbs
Histoire et culture Philosophie: Entropie et l'heure ?? Entropie et de la vie Cliquet brownien Le d??mon de Maxwell la mort de chaleur paradoxe Le paradoxe de Loschmidt Synergetics Histoire: G??n??ral ?? Chaleur ?? Entropy ?? lois de gaz Mouvement perp??tuel Th??ories: Th??orie du calorique ?? Vis viva Th??orie de la chaleur ??quivalent m??canique de la chaleur La force motrice Publications: " Un exp??rimentale ... Enqu??te sur l'Heat " " Sur l'??quilibre des substances h??t??rog??nes " "R??flexions sur la Motive Power of Fire " ??ch??anciers de: Thermodynamique ?? Les moteurs thermiques Art: Surface thermodynamique de Maxwell ??ducation: Entropie dispersion d'??nergie
Les scientifiques Bernoulli ?? Carnot ?? Clapeyron ?? Clausius ?? von Helmholtz ?? Carath??odory ?? Pierre Duhem ?? Gibbs ?? Joule ?? Maxwell ?? von Mayer ?? Onsager ?? Rankine ?? Smeaton ?? Stahl ?? Thompson ?? Kelvin ?? Waterson

La troisi??me loi de la thermodynamique est une loi statistique de la nature concernant l'entropie :

L'entropie d'un cristal parfait se rapproche de z??ro lorsque la temp??rature se approche de z??ro absolu.

Pour d'autres mat??riaux, la entropie r??siduelle ne est pas n??cessairement z??ro,

Histoire

La troisi??me loi a ??t?? ??labor?? par le chimiste Walther Nernst pendant les ann??es 1906-1912, et est donc souvent consid??r?? comme le th??or??me de Nernst ou le postulat de Nernst. La troisi??me loi de la thermodynamique affirme que la entropie d'un syst??me ?? z??ro absolu est une constante bien d??finie. En effet, un syst??me ?? temp??rature nulle existe dans son ??tat de base, de sorte que son entropie est d??termin??e que par la la d??g??n??rescence de l'??tat du sol. Cela signifie que ??il est impossible de ne importe quel mode op??ratoire, quelle que soit id??alis??e, afin de r??duire ne importe quel syst??me ?? la temp??rature de z??ro absolu dans un nombre fini d'op??rations".

Une version alternative de la troisi??me loi de la thermodynamique comme indiqu?? par Gilbert N. Lewis et Merle Randall en 1923:

Si l'entropie de chaque ??l??ment dans un ??tat (parfait) cristallin ??tre consid??r?? comme nul au z??ro absolu de temp??rature, chaque substance a une entropie positif finie; mais au z??ro absolu de temp??rature l'entropie peut devenir nulle, et ne deviennent ainsi dans le cas de substances cristallines parfaites.

Cette version Etats non seulement Δ S atteindront z??ro ?? 0 kelvins, mais S se seront ??galement atteindre le niveau z??ro aussi longtemps que le cristal a un ??tat fondamental avec une seule configuration. Des cristaux se forment des d??fauts qui provoque une entropie r??siduelle. Cette entropie r??siduelle dispara??t lorsque les barri??res cin??tiques ?? la transition vers un ??tat du sol sont surmont??s.

Avec le d??veloppement de la m??canique statistique , la troisi??me loi de la thermodynamique (comme les autres lois) a chang?? ?? partir d'une loi fondamentale (justifi??e par des exp??riences) ?? un droit d??riv?? (d??riv?? de lois encore plus de base). La loi de base ?? partir de laquelle il est principalement d??riv?? est la d??finition statistique de la m??canique de l'entropie pour un grand syst??me:

o?? S est l'entropie, k _B est la Constante de Boltzmann, et est le nombre de micro-compatibles avec la configuration macroscopique.

Vue d'ensemble

En termes simples, la troisi??me loi stipule que l'entropie d'un cristal parfait se rapproche de z??ro lorsque la temp??rature se approche de z??ro absolu. Cette loi fournit un point de r??f??rence pour la d??termination absolue de l'entropie. L'entropie d??termin??e par rapport ?? ce point est l'entropie absolue.

L'entropie d'un treillis de cristal parfait tel que d??fini par le th??or??me de Nernst est z??ro (?? condition que son ??tat fondamental est unique, de sorte que ln (1) k = 0).

Un exemple d'un syst??me qui ne pr??sente pas un ??tat de base unique est une demi-entier contenant tours, pour lesquels retournement temporel sym??trie donne deux ??tats fondamentaux d??g??n??r??s (une entropie de ln (2) k, qui est n??gligeable ?? l'??chelle macroscopique). Certains pr??sentent des syst??mes cristallins frustration g??om??trique, o?? la structure du r??seau cristallin emp??che l'??mergence d'un ??tat fondamental unique. L'??tat fondamental de l'h??lium (sauf sous pression) reste liquide.

En outre, des lunettes et des solutions solides conservent grande entropie au 0K, parce qu'ils sont de grandes collections de pr??s ??tats d??g??n??r??s, dans lequel ils sont pi??g??s hors d'??quilibre. Un autre exemple d'un solide avec de nombreux Etats sol pr??s d??g??n??r??s, pi??g??s hors d'??quilibre, est la glace Ih, qui a ??Trouble ?? protons".

Pour la troisi??me loi d'appliquer strictement, les moments magn??tiques d'un cristal parfaitement ordonn?? doivent eux-m??mes ??tre parfaitement ordonn??; En effet, du point de vue entropique, cela peut ??tre consid??r?? comme faisant partie de la d??finition de ??cristal parfait". Seulement ferromagn??tique, antiferromagn??tique, et mat??riaux diamagn??tiques peuvent satisfaire ?? cette condition. Les mat??riaux qui restent ?? 0K paramagn??tique, en revanche, peuvent avoir de nombreux ??tats fondamentaux presque d??g??n??r??s (par exemple, dans un verre de spin), ou peut conserver le d??sordre dynamique ( liquide de spin ).