Tercer principio de la termodinámica

El tercer principio de la termodinámica o tercera ley de la termodinámica, más adecuadamente Postulado de Nernst afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas. Sucintamente, puede definirse como:

  • al llegar al cero absoluto, 0 K, cualquier proceso de un sistema físico se detiene.
  • al llegar al cero absoluto la entropía alcanza un valor mínimo y constante.

Historia

La tercera ley fue desarrollada por el químico Walther Nernst durante los años 1906-1912, por lo que se refiere a menudo como el teorema de Nernst o postulado de Nernst. La tercera ley de la termodinámica dice que la entropía de un sistema en el cero absoluto es una constante definida. Esto se debe a que un sistema a temperatura cero existe en su estado fundamental, por lo que su entropía está determinada sólo por la degeneración del estado fundamental . En 1912 Nernst estableció la ley así: «Es imposible por cualquier procedimiento alcanzar la isoterma T = 0 en un número finito de pasos»[1] Una versión alternativa de la tercera ley según lo establecido por Gilbert N. Lewis y Merle Randall en 1923:

Si la entropía de cada elemento en algún estado cristalino (perfecto) se tomáse como cero en el cero absoluto de temperatura, cada sustancia tiene una entropía finita y positiva, pero en el cero absoluto de temperatura la entropía puede llegar a ser cero y eso lo convierte en el caso de una sustancia cristalina perfecta.

If the entropy of each element in some (perfect) crystalline state be taken as zero at the absolute zero of temperature, every substance has a finite positive entropy; but at the absolute zero of temperature the entropy may become zero, and does so become in the case of perfect crystalline substances.

Esta versión manifiesta no sólo que ΔS llegará a cero en el 0 K, si no que S mismo también llegará a cero siempre que el cristal tenga un estado fundamental con una sola configuración. Algunos sistemas que poseen varios estados con la misma energía mínima, mantienen una entropía positiva incluso en el cero absoluto. Esta entropía residual desaparece cuando se superan las barreras cinéticas a la transición a un estado fundamental.[2]

Con el desarrollo de la mecánica estadística, la tercera ley de la termodinámica (como las otras leyes) pasó de ser una ley fundamental (justificada por experimentos) a una ley derivada (derivada de leyes aún más básicas). La ley básica de la que deriva principalmente es la definición estadístico-mecánica de la entropía de un sistema grande:

donde:

El recuento de estados es desde el estado de referencia del cero absoluto, que corresponde a la entropía de S0..

Other Languages
беларуская (тарашкевіца)‎: Трэці пачатак тэрмадынамікі