Теорема Нернста о теплоте

Вальтер Нернст

Теорема Нернста о теплоте была сформулирована Вальтером Нернстом в начале двадцатого века и использована при разработке третьего закона термодинамики .

Теорема

Теорема Нернста о теплоте гласит, что по мере приближения к абсолютному нулю изменение энтропии Δ S для химического или физического преобразования приближается к 0. Математически это можно выразить следующим образом:

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

Приведенное выше уравнение представляет собой современную формулировку теоремы. Нернст часто использовал форму, избегающую понятия энтропии.

График энергий при низких температурах

Другой способ рассмотрения теоремы — начать с определения свободной энергии Гиббса ( G ), G = H - TS , где H означает энтальпию . При переходе от реагентов к продуктам при постоянной температуре и давлении уравнение принимает вид $\Delta G=\Delta H-T\Delta S$.

В пределе T = 0 уравнение сводится к просто Δ G = Δ H , как показано на рисунке, показанном здесь, что подтверждается экспериментальными данными. известно Однако из термодинамики , что наклон кривой ΔG равен -ΔS . Поскольку показанный здесь наклон достигает горизонтального предела 0 при T → 0, отсюда следует, что Δ S → 0, что является теоремой Нернста о теплопроводности.

Значение теоремы Нернста о теплоте состоит в том, что позже она была использована Максом Планком для получения третьего закона термодинамики , который заключается в том, что энтропия всех чистых, идеально кристаллических однородных материалов в полном внутреннем равновесии равна 0 при абсолютном нуле .

См. также

• Теодор Уильям Ричардс
• Энтропия

Дальнейшее чтение

• Денби, Кеннет (1971). Принципы химического равновесия (3-е изд.). Издательство Кембриджского университета. - См. особенно стр. 421–424.

Внешние ссылки

• Теорема Нернста о теплоте