Kas ir trešais termodinamikas likums?

Termodinamikas likumi izsaka enerģijas uzvedību dabiskajās sistēmās, kas izteikta mūsu Visumā. Ir trīs termodinamikas likumi plus nulles likums. Pirmo termodinamikas likumu sauc par enerģijas nezūdamības likumu. Tas saka, ka enerģija Visumā paliek nemainīga. Otrais termodinamikas likums saka, ka siltums nevar pāriet no aukstāka ķermeņa uz karstāku, jo tā vienīgais rezultāts ir un Visuma entropija nesamazinās. Trešais termodinamikas likums, vienkārši sakot, saka, ka nav iespējams sasniegt absolūto nulli. Un nulles likums saka, ka divi ķermeņi termiskā līdzsvarā ar trešo ķermeni atrodas termiskā līdzsvarā viens ar otru.

Trešais termodinamikas likums aizsākās ar tā saukto siltuma teorēmu, vācu valodā Wärmetheorem, pie kura 1906. gadā nonāca Valters Hermanis Nernsts, kurš bija saņēmis iecelšanu Berlīnes Universitātes Otrajā ķīmiskajā institūtā un pastāvīgo dalību Prūsijas akadēmijā. Zinātnes iepriekšējā gadā. Trešo likumu dažreiz sauc arī par Nernsta postulātu vai Nersta teorēmu.

Šķiet, ka šī teorēma un Einšteina 1907. gada raksts, kas parāda, ka kvantu mehānika paredz, ka cieto vielu īpatnējie siltumi tuvosies absolūtai nullei, kad tie sasniegs absolūtās nulles temperatūru, šķita, ka viens otru pastiprina. Nernstam tas bija svarīgi, jo viņa teorēma nepārprotami nebija trešais termodinamikas likums, jo to nevarēja izsecināt no pirmajiem diviem termodinamikas likumiem, taču viņš uzskatīja, ka Einšteina papīrs un Maksa Planka kvantu mehānikas darbs palīdzēja nostiprināt viņa apgalvojumus. teorija faktiski ir trešais termodinamikas likums.

Par šo darbu Nernsts 1920. gadā ieguva Nobela prēmiju ķīmijā, taču par to bija strīdi. Amerikāņu ķīmiķis Teodors Ričardss apgalvoja, ka viņš, nevis Nernsts, ir atklājis trešo termodinamikas likumu, uz ko liecina iespējamā grafiku interpretācija viņa 1902. gadā sarakstītajā rakstā. Nernsta bijušais draugs Svante Arheniuss jau bija sarunās ar Nernstu. agrāko strīdu, diskusijā iesaistīja Ričardss un pielika lielas pūles, lai iebilstu pret Nernsta Nobela prēmijas saņemšanu par šo darbu.

Arī trešais termodinamikas likums ir izteikts, izmantojot dažādus terminus. Piemēram, “absolūtās nulles temperatūrā entropija sasniedz absolūto nulli”. Vai arī “nevar izmantot ierobežotu skaitu soļu, lai sasniegtu absolūto nulli”. Vai arī “ja molekulu termiskā kustība beigtos, iestāsies absolūtās nulles stāvoklis”. Vai arī “Entropija un sistēmas procesi beidzas, sistēmai tuvojoties absolūtai nullei.”