انتشار این مقاله


دستاوردهای عظیم(۵۱): قانون سوم ترمودینامیک و صفر مطلق

 قانون سوم ترمودینامیک که گاهی اوقات قضیه نرنست یا فرضیه‌ی نرنست نیز نامیده می‌شود، به آنتروپی و درجه حرارت یک سیستم فیزیکی مربوط می‌گردد. قانون سوم ترمودینامیک بیان می‌کند که نمی‌توان با تعداد متناهی از مراحل مختلف به صفر مطلق رسید. این قانون  را همچنین می‌توان این گونه تعریف کرد: هر زمانی به صفر مطلق […]

 قانون سوم ترمودینامیک که گاهی اوقات قضیه نرنست یا فرضیه‌ی نرنست نیز نامیده می‌شود، به آنتروپی و درجه حرارت یک سیستم فیزیکی مربوط می‌گردد.

قانون سوم ترمودینامیک بیان می‌کند که نمی‌توان با تعداد متناهی از مراحل مختلف به صفر مطلق رسید. این قانون  را همچنین می‌توان این گونه تعریف کرد: هر زمانی به صفر مطلق که به عنوان ۰ درجه کلوین نیز تعریف می‌شود، دست بیابیم، تمام فرآیند‌های یک سیستم فیزیکی متوقف خواهند شد. با رسیدن به صفر مطلق، آنتروپی به حداقل مقدار خود می‌رسد که برابر با عدد ثابتی است. این مقدار ثابت نمی‌تواند به هیچ پارامتر دیگری که مشخصه سیستم بسته است، مانند فشار یا میدان مغناطیسی اعمال شده، بستگی داشته باشد. در صفر مطلق (صفر کلوین)، سیستم باید در حالتی با حداقل انرژی ممکن باشد. آنتروپی به تعداد میکروحالت‌های قابل دسترسی مربوط می‌شود و معمولا یک حالت منحصر به فرد (به نام حالت پایه) با حداقل انرژی، وجود دارد.

این اصل بیان می‌کند که آنتروپی یک سیستم در دمای صفر مطلق، یک ثابت خوش تعریف است. به این دلیل که در دمای صفر مطلق، هر سیستمی در حالت اولیه‌اش قرار دارد و افزایش آنتروپی با انحطاط از این حالت اولیه حاصل می‌شود.

قضیه نرنست بیان می‌کند که آنتروپی یک کریستال کامل، متشکل از هر عنصری در دمای صفر مطلق برابر با صفر است. با این حال، این مشاهدات به این معنی نیستند که کریستال‌های واقعی باید در دمای بالای صفر شکل بگیرند. در نتیجه، آن‌ها نقص و کمبودهایی در خود خواهند داشت که در صورت خنک شدن تا صفر مطلق از بین نمی‌روند. از آن جایی که آن‌ها کریستال‌های کامل نیستند، اطلاعات لازم برای توصیف نقص‌های موجود، آنتروپی کریستال را افزایش می‌دهند.

 

نظریه‌ی نرنست: یک واکنش شیمیایی بین فازهای کریستالی خالص که در صفر مطلق اتفاق می‌افتد هیچ تغییری در آنتروپی ایجاد نمی‌کند.

نظریه‌ی نرنست – سایمون: با میل کردن دما به صفر، تغييرات آنتروپی که از هر نوع تبديل ايزوترمال (هم دما) برگشت پذیر سيستم حاصل می‌شود، به صفر نزدیک می‌شود.

نظریه‌ی عدم دسترسی به صفر مطلق: هیچ فرآیندی قادر به کاهش دمای یک سیستم به صفر مطلق، در تعداد محدودی از مراحل نیست.

عذرا سیدی


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *