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Thermodynamique.
Transformation de l'énergie

Énergie thermique I de combustion.
Effets de la thermodynamique

Entropie

La troisième loi de la thermodynamique

La troisième loi de la thermodynamique

La troisième loi de la thermodynamique, parfois appelée théorème de Nernst ou postulat de Nernst , concerne l'entropie et la température d'un système physique.

La troisième loi de la thermodynamique stipule que le zéro absolu ne peut pas être atteint en un nombre fini d'étages. La troisième loi de la thermodynamique peut également être définie de la manière suivante: lorsque le zéro absolu est atteint, 0 degré Kelvin, tout processus d'un système physique s'arrête et lorsque atteint le zéro absolu, l'entropie atteint une valeur minimale et constante.

Ce principe stipule que l'entropie d'un système à la température zéro absolu est une constante bien définie. En effet, à la température du zéro absolu, un système est dans un état basique et les augmentations d'entropie sont obtenues par dégénérescence par rapport à cet état basique.

Le théorème de Nernst stipule que l'entropie d'un cristal parfait de tout élément à la température du zéro absolu est égale à zéro. Cependant, cette observation ne tient pas compte du fait que les vrais cristaux doivent être formés à des températures supérieures à zéro. Par conséquent, ils présenteront des défauts qui ne seront pas éliminés une fois refroidis au zéro absolu. Comme ce ne sont pas des cristaux parfaits, les informations nécessaires pour décrire les défauts existants augmenteront l'entropie du cristal.

Théorèmes et énoncés de la troisième loi de la thermodynamique

Nernst Terorema: Une réaction chimique entre des phases cristallines pures qui se produit au zéro absolu ne produit aucun changement d'entropie.

Déclaration de Nernst-Simon: Le changement d'entropie résultant de toute transformation isothermique réversible d'un système tend à être nul lorsque la température approche de zéro.

Déclaration de Nernst-Simon

Instruction de Planck: Pour T → 0, l'entropie de tout système en équilibre est proche d'une constante indépendante des autres variables thermodynamiques.

Théorème d'inaccessibilité de zéro absolu: il n'y a pas de processus capable de réduire la température d'un système à zéro absolu en un nombre fini d'étapes.

4ème postulat de Callen: l'entropie de tout système est annulée dans l'état pour lequel

4ème postulat de Callen

Histoire de la troisième loi de la thermodynamique

La troisième loi a été élaborée par le chimiste Walther Nernst au cours des années 1906-1912, raison pour laquelle elle est souvent appelée théorème de Nernst ou postulat de Nernst. La troisième loi de la thermodynamique stipule que l'entropie d'un système à zéro absolu est une constante bien définie. En effet, il existe un système à température zéro dans son état fondamental, de sorte que son entropie est uniquement déterminée par la dégénérescence de l'état fondamental.

En 1912, Nernst déclara la loi ainsi: "Il est impossible qu'une procédure aboutisse à l'isotherme T = 0 en un nombre fini d'étapes".

Une version alternative du troisième principe des lois de la thermodynamique, établie par Gilbert N. Lewis et Merle Randall en 1923: "Si l'entropie de chaque élément dans un état cristallin (parfait) est prise égale à zéro dans le zéro absolu de température, chaque substance a une entropie positive finie; mais au zéro absolu de la température, l'entropie peut devenir nulle et il en va de même pour les substances cristallines parfaites. "

Cette version indique que non seulement Δ S atteindra zéro à 0 degré Kelvin, mais que S atteindra également zéro aussi longtemps que le cristal aura un état fondamental avec une seule configuration. Certains cristaux forment des défauts qui provoquent une entropie résiduelle. Cette entropie résiduelle disparaît lorsque les barrières cinétiques pour la transition vers un état fondamental sont surmontées.

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Références

Dernier examen: 12 avril 2018