Třetí termodynamický zákon

Třetí termodynamický zákon (též třetí hlavní věta termodynamická nebo třetí termodynamický princip) popisuje chování látek v blízkosti absolutní nulové teploty. Tato věta umožňuje určit absolutní hodnotu entropie, což má význam při určování hodnot volné energie, která má vliv na průběh chemických reakcí.

Tento zákon lze odvodit z prvních dvou termodynamických zákonů nebo ze statistické fyziky a kvantové mechaniky.

Třetí termodynamický zákon je znám také jako Nernstův teorém.

Formulace zákona

Při zkoumání chování látek v blízkosti absolutní teplotní nuly se zjistilo, že se některé vlastnosti v blízkosti této teploty nemění při změně teploty, a že určité veličiny jsou při velmi nízkých teplotách prakticky nulové. Na základě chování stavových funkcí při nízkých teplotách a vzájemných souvislostí je možné odvodit třetí hlavní větu termodynamiky v matematické formulaci

$\lim _{T\to 0}S=0$

Tento závěr se také vyjadřuje v tzv. Planckově formulaci.

Při absolutní nulové teplotě je entropie čisté látky pevného nebo kapalného skupenství rovna nule.

Nejsou-li však vlastnosti látek v blízkosti absolutní teplotní nuly závislé na teplotě, pak nelze vnějším působením jejich teplotu dále snižovat. Třetí termodynamickou větu lze tedy vyslovit také takto:

Čistou pevnou látku nelze konečným pochodem ochladit na absolutní nulu.

Ačkoli je tato věta formulována pro čistou pevnou či kapalnou látku, lze očekávat, že žádná látka se v blízkosti absolutní nulové teploty nenachází v plynném skupenství.

Při teplotě absolutní nuly klesá k nule i tepelná kapacita látek, přičemž závislost tepelné kapacity na teplotě není lineární.

Obecněji lze říci, že k dosažení absolutní nuly je třeba mít k dispozici nekonečně mnoho nějakého prostředku.

Na závěr se hodí upozornit, že třetí věta termodynamická nemusí být splněna pro některé příliš jednoduché modely (např. ideální plyn – má logaritmickou závislost), což je vada především přílišného zjednodušení modelu (Van der Waalsův plyn již tímto problémem netrpí).

Související články

• Termodynamický zákon
• První termodynamický zákon
• Druhý termodynamický zákon
• Entropie

Autoritní data	PSH: 3261