Kas yra trečiasis termodinamikos dėsnis?

Termodinamikos dėsniai išreiškia energijos elgseną natūraliose sistemose, išreikštą mūsų visatoje. Yra trys termodinamikos dėsniai ir nulinis dėsnis. Pirmasis termodinamikos dėsnis vadinamas energijos tvermės dėsniu. Sakoma, kad energija visatoje išlieka pastovi. Antrasis termodinamikos dėsnis sako, kad šiluma negali pereiti iš šaltesnio kūno į karštesnį, nes visatos entropija nesumažėja. Trečiasis termodinamikos dėsnis paprasčiausiai sako, kad absoliutaus nulio pasiekti neįmanoma. O nulinis dėsnis sako, kad du kūnai, esantys šiluminėje pusiausvyroje su trečiuoju kūnu, yra vienas su kitu šiluminėje pusiausvyroje.

Trečiasis termodinamikos dėsnis prasidėjo vadinamąja šilumos teorema, vokiškai Wärmetheorem, kurią 1906 m. pasiekė Waltheris Hermannas Nernstas, kuris buvo paskirtas į Berlyno universiteto Antrąjį chemijos institutą ir buvo nuolatinis Prūsijos akademijos narys. Mokslai praėjusiais metais. Trečiasis dėsnis kartais žinomas kaip Nernsto postulatas arba Nersto teorema.

Atrodė, kad ši teorema ir 1907 m. Einšteino dokumentas, rodantis, kad kvantinė mechanika numato, kad kietųjų kūnų savitoji šiluma linkusi į absoliutų nulį, kai jos pasieks absoliutaus nulio temperatūrą, sustiprino viena kitą. Tai buvo svarbu Nernstui, nes jo teorema nebuvo aiškiai trečiasis termodinamikos dėsnis, nes jos nebuvo galima išvesti iš pirmųjų dviejų termodinamikos dėsnių, tačiau jis manė, kad Einšteino popierius ir Maxo Plancko kvantinės mechanikos darbas padėjo sustiprinti jo teiginius. Vis dėlto teorija iš tikrųjų yra trečiasis termodinamikos dėsnis.

Nernstas už šį darbą 1920 m. laimėjo Nobelio chemijos premiją, tačiau dėl to kilo ginčų. Amerikiečių chemikas Theodore’as Richardsas teigė, kad jis, o ne Nernstas, atrado trečiąjį termodinamikos dėsnį, kaip rodo galimas grafikų aiškinimas 1902 m. jo parašytame darbe. Buvęs Nernsto draugas Svante’as Arrheniusas jau bendravo su Nernstu. Ankstesnis ginčas, buvo įtrauktas į diskusiją Richardso ir dėjo daug pastangų priešindamasis, kad Nernstas gautų Nobelio premiją už šį darbą.

Trečiasis termodinamikos dėsnis taip pat nurodomas naudojant skirtingus terminus. Pavyzdžiui, „esant absoliučiam nuliui, entropija pasiekia absoliutų nulį“. Arba „negalima naudoti baigtinį žingsnių skaičių, kad būtų pasiektas absoliutus nulis“. Arba „jei molekulių terminis judėjimas nutrūktų, atsiras absoliutaus nulio būsena“. Arba „Entropija ir sistemos procesai nutrūksta, kai sistema artėja prie absoliutaus nulio“.