Termodinámica.
Transformación de la energía

Energía térmica i combustión.
Efectos de la termodinámica 

Entropía

Tercera ley de la termodinámica

Tercera ley de la termodinámica

La tercera ley de la termodinámica, a veces llamada teorema de Nernst o Postulado de Nernst, relaciona la entropía y la temperatura de un sistema físico.

La tercera ley de la termodinámica afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas. La tercera ley de la termodinámica también se puede definir como que al llegar al cero absoluto, 0 grados kelvin, cualquier proceso de un sistema físico se detiene y que al llegar al cero absoluto la entropía alcanza un valor mínimo y constante.

Este principio establece que la entropía de un sistema a la temperatura del cero absoluto es una constante bien definida. Esto se debe a que, a la temperatura del cero absoluto, un sistema se encuentra en un estado básico y los incrementos de entropía se consiguen por degeneración desde este estado básico.

El teorema de Nernst establece que la entropía de un cristal perfecto de un elemento cualquiera a la temperatura de cero absoluto es cero. Sin embargo, esta observación no tiene en cuenta que los cristales reales han se ser formados a temperaturas superiores a cero. En consecuencia, tendrán defectos que no serán eliminados al ser enfriados hasta el cero absoluto. Al no ser cristales perfectos, la información necesaria para describir los defectos existentes incrementará la entropía del cristal.

Teoremas y enunciados de la tercera ley de la termodinámica

Terorema de Nernst: Una reacción química entre fases puras cristalinas que ocurre en el cero absoluto no produce ningún cambio de entropía.

Enunciado de Nernst-Simon: El cambio de entropía que resulta de cualquier transformación isoterma reversible de un sistema tiende a cero según la temperatura se aproxima a cero.

Enunciado de Nernst-Simon

Enunciado de Planck: Para T→0, la entropía de cualquier sistema en equilibrio se aproxima a una constante que es independiente de las demás variables termodinámicas.

Teorema de la inaccesibilidad del cero absoluto: No existe ningún proceso capaz de reducir la temperatura de un sistema al cero absluto en un número finito de pasos.

4º Postulado de Callen: La entropía de cualquier sistema se anula en el estado para el cual

4º postulado de Callen

Historia de la tercera ley de la termodinámica

La tercera ley fue desarrollada por el químico Walther Nernst durante los años 1906-12, y por eso a menudo se la conoce como el teorema de Nernst o el postulado de Nernst. La tercera ley de la termodinámica establece que la entropía de un sistema en el cero absoluto es una constante bien definida. Esto se debe a que existe un sistema a temperatura cero en su estado fundamental, por lo que su entropía está determinada solo por la degeneración del estado fundamental.

En 1912, Nernst declaró la ley así: "Es imposible que un procedimiento conduzca a la isoterma T = 0 en un número finito de pasos".

Una versión alternativa de la tercera ley de la termodinámica según lo establecido por Gilbert N. Lewis y Merle Randall en 1923: “Si la entropía de cada elemento en algún estado cristalino (perfecto) se toma como cero en el cero absoluto de temperatura, cada sustancia tiene una entropía positiva finita; pero en el cero absoluto de la temperatura, la entropía puede volverse cero, y lo es en el caso de las sustancias cristalinas perfectas.”

Esta versión indica que no solo Δ S alcanzará cero a 0 grados Kelvin, sino que S también alcanzará cero siempre que el cristal tenga un estado fundamental con una sola configuración. Algunos cristales forman defectos que causan una entropía residual. Esta entropía residual desaparece cuando se superan las barreras cinéticas para la transición a un estado fundamental.

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Referencias

Última revisión: 12 de abril de 2018