Τρίτος θερμοδυναμικός νόμος

Ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής αφορά τη συμπεριφορά της εντροπίας καθώς η θερμοκρασία πλησιάζει το απόλυτο μηδέν (0 K στην κλίμακα Κέλβιν, ισοδύναμο με -273,15 °C στην κλίμακα Κελσίου,^[1]^[2] και -459,67 °F στην κλίμακα Φαρενάιτ^[3]). Δηλώνει ότι η εντροπία ενός συστήματος πλησιάζει ένα σταθερό ελάχιστο στους 0 K. Για έναν τέλειο κρύσταλλο, αυτό το ελάχιστο θεωρείται μηδέν (S = 0), καθώς το σύστημα θα ήταν σε κατάσταση τέλειας τάξης, γνωστή και ως θεμελιώδης κατάσταση (δηλαδή Ω = 1), με μόνο μία μικροκατάσταση διαθέσιμη. Σε ορισμένα συστήματα, μπορεί να υπάρχουν περισσότερες από μία μικροκαταστάσεις στην ελάχιστη ενέργεια και υπάρχει κάποια υπολειμματική εντροπία στους 0 Κ.^[4]

Υπάρχουν και αρκετές άλλες διατυπώσεις του τρίτου νόμου. Το θεώρημα της θερμότητας Nernst (που διατυπώθηκε από τον Βάλτερ Νερνστ το 1905 και πήρε το όνομά του) υποστηρίζει ότι η μεταβολή της εντροπίας για οποιαδήποτε διαδικασία σταθερής θερμοκρασίας τείνει στο μηδέν καθώς η θερμοκρασία πλησιάζει το απόλυτο μηδέν.^[5] Μια βασική συνέπεια είναι ότι το απόλυτο μηδέν δεν μπορεί να επιτευχθεί, καθώς η απομάκρυνση της θερμότητας γίνεται όλο και πιο αναποτελεσματική και οι αλλαγές εντροπίας εξαφανίζονται. Αυτή η αρχή του ανέφικτου σημαίνει ότι καμία φυσική διαδικασία δεν μπορεί να ψύξει ένα σύστημα στο απόλυτο μηδέν σε έναν πεπερασμένο αριθμό βημάτων ή πεπερασμένο χρόνο.^[6]

Ο νόμος αυτός είναι αξίωμα, δηλαδή δεν αποδεικνύεται. Συνέπεια του τρίτου νόμου είναι ότι το απόλυτο μηδέν είναι πειραματικά απρόσιτο, δηλαδή είναι αδύνατο να κατασκευαστεί θερμική μηχανή που να πετύχει αυτή την θερμοκρασία ακριβώς. Μπορούμε, όμως, να προσεγγίσουμε το απόλυτο μηδέν εντελώς οριακά, και στον 21ο αιώνα οι επιστήμονες έχουν πετύχει θερμοκρασίες κάτω από 100 picokelvin (pK).

Δείτε επίσης

Αναφορές

↑ «SI Brochure: The International System of Units (SI) – 9th edition (updated in 2022)». BIPM. σελ. 133. Ανακτήθηκε στις 7 Σεπτεμβρίου 2022. [...], it remains common practice to express a thermodynamic temperature, symbol T, in terms of its difference from the reference temperature T₀ = 273.15 K, close to the ice point. This difference is called the Celsius temperature.
↑ Arora, C. P. (2001). Thermodynamics. Tata McGraw-Hill. Table 2.4 page 43. ISBN 978-0-07-462014-4.
↑ Zielinski, Sarah (1 Ιανουαρίου 2008). «Absolute Zero». Smithsonian Institution. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 1 Απριλίου 2013. Ανακτήθηκε στις 26 Ιανουαρίου 2012.
↑ Blundell, Stephen J.· Blundell, Katherine M. (2010). Concepts in Thermal Physics. Oxford: Oxford university press. σελίδες 193–198. ISBN 978-0-19-956209-1.
↑ Atkins, Peter William· Paula, Julio De· Keeler, James (2018). Atkins' Physical Chemistry (11th έκδοση). Oxford, United Kingdom ; New York, NY: Oxford University Press. σελίδες 93–96. ISBN 978-0-19-876986-6.
↑ Shell, M. Scott (16 Απριλίου 2015). Thermodynamics and Statistical Mechanics. Cambridge: Cambridge University Press. σελίδες 312–315. ISBN 978-1-107-01453-4.

Περαιτέρω ανάγνωση

Goldstein, Martin & Inge F. (1993) The Refrigerator and the Universe. Cambridge MA: Harvard University Press. (ISBN 0-674-75324-0). Chpt. 14 is a nontechnical discussion of the Third Law, one including the requisite elementary quantum mechanics.
Braun, S.; Ronzheimer, J. P.; Schreiber, M.; Hodgman, S. S.; Rom, T.; Bloch, I.; Schneider, U. (2013). «Negative Absolute Temperature for Motional Degrees of Freedom». Science 339 (6115): 52–5. doi:10.1126/science.1227831. PMID 23288533. Bibcode: 2013Sci...339...52B. https://archive.org/details/sim_science_2013-01-04_339_6115/page/52.
- Jacob Aron (3 January 2013). «Cloud of atoms goes beyond absolute zero». New Scientist. https://www.newscientist.com/article/dn23042-butt-of-atoms-goes-beyond-absolute-zero.html.
Levy, A.; Alicki, R.; Kosloff, R. (2012). «Quantum refrigerators and the third law of thermodynamics». Phys. Rev. E 85 (6): 061126. doi:10.1103/PhysRevE.85.061126. PMID 23005070. Bibcode: 2012PhRvE..85f1126L.

Αυτό το λήμμα σχετικά με τη Φυσική χρειάζεται επέκταση. Μπορείτε να βοηθήσετε την Βικιπαίδεια επεκτείνοντάς το.

[sib2115-1] «SI Brochure: The International System of Units (SI) – 9th edition (updated in 2022)». BIPM. σελ. 133. Ανακτήθηκε στις 7 Σεπτεμβρίου 2022. [...], it remains common practice to express a thermodynamic temperature, symbol T, in terms of its difference from the reference temperature T₀ = 273.15 K, close to the ice point. This difference is called the Celsius temperature.

[arora-2] Arora, C. P. (2001). Thermodynamics. Tata McGraw-Hill. Table 2.4 page 43. ISBN 978-0-07-462014-4.

[3] Zielinski, Sarah (1 Ιανουαρίου 2008). «Absolute Zero». Smithsonian Institution. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 1 Απριλίου 2013. Ανακτήθηκε στις 26 Ιανουαρίου 2012.

[b288-4] Blundell, Stephen J.· Blundell, Katherine M. (2010). Concepts in Thermal Physics. Oxford: Oxford university press. σελίδες 193–198. ISBN 978-0-19-956209-1.

[f802-5] Atkins, Peter William· Paula, Julio De· Keeler, James (2018). Atkins' Physical Chemistry (11th έκδοση). Oxford, United Kingdom ; New York, NY: Oxford University Press. σελίδες 93–96. ISBN 978-0-19-876986-6.

[q183-6] Shell, M. Scott (16 Απριλίου 2015). Thermodynamics and Statistical Mechanics. Cambridge: Cambridge University Press. σελίδες 312–315. ISBN 978-1-107-01453-4.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]