10 de septiembre de 2012

La tercera ley de la termodinámica

La tercera ley de la termodinámica
 
= El teorema de Nernst

 
La 3ª ley fue establecido en 1906 por Walter Nernst. Él la descubrió, mientras investigaba a la entropía en las cercanías del cero absoluto. Ya que en un cristal perfecto en el cero absoluto ya no puede oscilar ninguna partícula, ya no puede haber un cambio en la entropía. Pero esto sólo vale para crist6ales perfectos que se extienden infinitamente. En el momento en el cual la estructura del enrejado muestra un defecto o tiene una fractura, nuevamente existen irregularidades ya que cada partícula, no tiene el mismo entorno. Por ejemplo la partícula 1 tiene otro entorno que la partícula 2:




De esto se concluye, que existen lugares con una entropía más elevada, puesto que allí el desorden es mayor y aquellos con una entropía menor. La partícula 2, por eje. tiene más opciones para vibraciones que la partícula 1:




El cristal perfecto es sólo un estado teórico, ya que una sustancia muchas veces se congela en el estado líquido entremezclado, en el cual se encontraba. Además no es posible obtener un cristal que está infinitamente extendido y que no presente ningún defecto. Por lo cual la entropía nunca puede llegar a cero. El valor límite de la entropía a la temperatura absoluta de 0 [K] es para cada sustancia pura con una estructura cristalina perfecta,  es el valor límite de la entropía a la temperatura absoluta de 0 [K]:



  En palabras esto significa:
Es imposible mediante algún proceso con un número finito  de pasos individuales bajar la temperatura de un sistema cualquiera al cero absoluto de 0 [K] (La hasta ahora temperatura más baja alcanzada es de 2 • 10-5 [K]).
Por esta ley, sin embargo no se puede decir, el valor absoluto de la entropía en cero, sólo el cambio es cero. Empero en 1912, Max Planck propuso arbitrariamente ponerle el valor cero a la entropía en el cero absoluto. Con esto se hiso posible, medir la entropía en otros puntos, sise usa como estado de referencia el punto cero absoluto.
La 2ª ley prevé la existencia de una escala de temperatura absoluta incluso una temperatura de cero absoluto. La 3ª ley de la termodinámica dice, que el cero absoluto de la temperatura  no se puede alcanzar mediante un proceso con una cantidad limitada de pasos. Uno se puede acercar al punto cero a voluntad, pero nunca alcanzarlo.





Citas de científicos:

Planck: En el cero absoluto desaparecen las entropías de todos las sustancias puras, que se encuentran en un estado de equilibrio interior

G. N. Lewis y M. Randall (1923 en in thermodynamics and the free energy of chemical substances): “Si se pone igual a cero, en el punto cero absoluto de la temperatura las entropías de los elementos en un estado cristalino, entonces cada sustancia tienen una determinada entropía positiva. En el cero absoluto de la temperatura, la entropía puede alcanzar el valor O, esto lo hace en cristales perfectos totalmente ordenados 

Traducido del alemán por A. Gundelach, Septiembre de 2012