القانون الثالث للثرموديناميك

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

تمت صياغة هذا القانون القانون الثالث للترموديناميك من العالم الفزيائي فالتر هيرمان نيرنست عام 1906 وهو قانون معروف باسمه. وهو يعادل النص القائل باستحالة الوصول إلى درجة الصفر المطلق.

لا يمكن تبريد نظام إلى درجة الصفر المطلق.

عند الاقتراب من درجة الصفر المطلق (T = 0 K) تصبح الانتروبية S لا تعتمد على الإحداثيات الأخرى للديناميكا الحرارية. حيث تصل الانتروبية S إلى قيمة ثابتة S_0.

\lim_{T\rightarrow 0}S (T,p,V,\dots) = S (T=0) = S_0\,.

ويمكن كتابة الانتروبية الثابتة عند درجة الصفر المطلق على الصورة :

S_0=k\cdot \ln (\Omega_0)

حيث:

k ثابت بولتزمان

\Omega_0 عدد الحالات الممكنة للحالة الأرضية.

فعلى سبيل المثال، بالنسبة إلى بلورة ذات عدد n من الذرات، حيث يمكن للذرات فيها أن تتخذ وضعين اثنين للعزم المغزلي spin في الحالة الأرضية ويكون:

T = 0 KS_0=k\cdot \ln (2^{n})

وبالنسبة إلى جميع التفاعلات الكيميائية الطبيعية التي تصبح فيها المواد الداخلة في التفاعل بلورات مثالية عند درجة الصفر المطلق تتصف بالمعادلة :

\lim_{T\rightarrow 0}S (T,p,\dots) = 0

ولا يوجد للمادة الصلبة عند الصفر المطلق سوى حالة واحدة :

\Omega_0=1

ويمكن اثبات تلك العلاقات بطرق الإحصاء الكمومي.

نص آخر للقانون الثالث[عدل]

"عندما يقترب نظام من درجة حرارة الصفر المطلق, تتوقف جميع العمليات وتقترب أنتروبية النظام من أقل قيمة ممكنة"

وضع هذا القانون فالتر هيرمان نيرنست في بداية القرن العشرين

انظر أيضا[عدل]