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Thermodynamique.
Transformation de l'énergie

Troisième principe de la thermodynamique

Troisième principe de la thermodynamique

Le 3eme principe de la thermodynamique stipule que le zéro absolu ne peut être atteint en un nombre fini d'étapes. Le troisième principe de la thermodynamique, parfois appelée théorème de Nernst ou postulat de Nernst, concerne l'entropie et la température d'un système physique.

Le troisième loi de la thermodynamique peut également être définie comme celle où, lorsqu'elle atteint le zéro absolu - 0 degré kelvin - tout processus d'un système physique s'arrête. Lorsque nous atteignons le zéro absolu, l'entropie d'un système atteint une valeur minimale et constante.

Le troisième et second principe de la thermodynamique sont les principes qui sont liés à l'entropie.

Théorèmes et énoncés du troisième principe de la thermodynamique

Les théorèmes et énoncés les plus essentiels liés à la troisième loi de la thermodynamique sont :

1. Principe de Nernst

Le théorème du Prix Nobel, Walther Nernst dix qu’une réaction chimique entre des phases cristallines pures qui se produit au zéro absolu ne produit aucun changement d'entropie. Autrement dit : il est impossible de réduire l'entropie absolue d'un système à sa valeur nulle absolue en un nombre fini d'opérations.

Ce théorème et l'article d'Einstein de 1907 montrant que la mécanique quantique prédit que les chaleurs spécifiques des solides tendront vers le zéro absolu lorsqu'ils atteindront des basses températures proches du zéro absolu semblent se renforcer mutuellement.

2. Déclaration de Nernst-Simon

L'énoncé de Nernst-Simon du troisième principe de la thermodynamique établit que : "Le changement d'entropie résultant de toute transformation isotherme réversible d'un processus de système se rapproche de zéro lorsque la température se rapproche de zéro."

3. Déclaration de Planck

En 1911, Max Planck a formulé le troisième principe de la thermodynamique comme condition de la disparition de l'entropie de tous les corps lorsque la température se rapproche du zéro absolu.

Selon Planck, dans tout système en équilibre dans lequel la température se rapproche de 0, l'entropie tend à être une constante indépendante des autres variables thermodynamiques.

4. Théorème d'inaccessibilité du zéro absolu

Le théorème d'inaccessibilité du zéro absolu stipule que :

"Un processus capable de réduire la température d'un système au zéro absolu nécessiterait un nombre infini d'étapes pour atteindre le zéro absolu."

5. Quatrième postulat de Callen

Le quatrième postulat de Callen stipule que :

L'entropie de tout système s'annule dans l'état pour lequel :

Troisième principe de la thermodynamique

Quelles sont les conséquences du troisième principe de la thermodynamique ?

Le troisième principe implique les conséquences suivantes :

1. Il n'est pas possible d'atteindre des températures zéro absolu

Le troisième principe de la thermodynamique s'ensuit que le zéro absolu de température ne peut être atteint dans aucun processus final associé à un changement d'entropie. Par conséquent, il ne peut qu'être approché.

Par conséquent, la troisième loi est parfois formulée comme le principe de l'impossibilité d'atteindre la température zéro absolue.

De plus, le zéro absolu est l'absence d'énergie. Il n'y a pas d'importance s'il n'y a pas d'énergie puisque la matière est finalement de l'énergie. La matière est la perturbation d'un champ quantique qui se produit en présence d'énergie. Par conséquent, il y aura au moins une température minimale s'il y a de la matière.

2. Le comportement des coefficients thermodynamiques

Certaines conséquences thermodynamiques découlent de la troisième loi de la thermodynamique : comme T → 0, il doit également s'approcher de zéro :

  1. la capacité calorifique à pression constante et volume constant

  2. coefficients de dilatation thermique et quelques valeurs similaires.

La validité du 3eme principe de la thermodynamique a été remise en question à un moment donné. Cependant, on a découvert plus tard que toutes les contradictions apparentes sont associées à des états métastables de la matière qui ne peuvent être considérés comme thermodynamiquement en équilibre.

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Date de Publication: 17 août 2016
Dernière Révision: 6 avril 2022