กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
Jump to navigation Jump to search

กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ กล่าวถึงเอนโทรปีและความเป็นไปได้ของสภาวะศูนย์องศาสัมบูรณ์ ความว่า เมื่อระบบเข้าสู่ภาวะศูนย์องศาสัมบูรณ์ กระบวนการทั้งหมดจะหยุดนิ่ง และค่าเอนโทรปีของระบบจะมีค่าต่ำที่สุด (As a system approaches absolute zero, all processes cease and the entropy of the system approaches a minimum value.)

ซึ่งอาจสรุปได้ง่ายๆ ว่า 'ถ้า T=0 K, แล้ว S=0' เมื่อ T คือ อุณหภูมิของระบบปิด และ S คือค่าเอนโทรปีของระบบ

กฎข้อที่สามนี้พัฒนาขึ้นโดย วอลเตอร์ แนรนสต์ (Walther Nernst) นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ในช่วงปี ค.ศ. 1906-1912 บางครั้งจึงเรียกกฎข้อนี้ว่า ทฤษฎีของเนิร์นสต์ เขากล่าวว่าค่าเอนโทรปีของระบบที่ศูนย์องศาสัมบูรณ์จะเป็นค่าคงที่ เนื่องจากระบบที่ศูนย์องศาสัมบูรณ์เป็นระบบที่ ground state ค่าเอนโทรปีของระบบจึงมาจาก ground state เท่านั้น นัยหนึ่งคือ "ไม่มีกระบวนการใดที่สามารถลดพลังงานของระบบลงจนถึงศูนย์องศาสัมบูรณ์ได้"

ยังมีกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์อีกแบบหนึ่งที่บัญญัติโดย กิลเบิร์ต เอ็น. ลิวอิส และ เมอร์ล รันดัล ในปี ค.ศ. 1923 ความว่า If the entropy of each element in some (perfect) crystalline state be taken as zero at the absolute zero of temperature, every substance has a finite positive entropy; but at the absolute zero of temperature the entropy may become zero, and does so become in the case of perfect crystalline substances.

ซึ่งอธิบายว่า เมื่อ T = 0 K ไม่เพียง ΔS จะมีค่าเข้าใกล้ศูนย์ แต่ค่า S เองก็มีค่าเข้าใกล้ศูนย์ด้วย