A tercera ley de la termodinámica aborda la relación entre el entropía y punto de referencia absoluto para determinarlo, siendo él el cero absoluto. También afirma que si una máquina térmica pudiera alcanzar la temperatura cero absoluta, todo su calor se convertiría en trabajo, lo que la convertiría en una máquina perfecta. Esta ley se calcula en base al límite de entropía, donde la temperatura tiende a cero.
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Resumen sobre la tercera ley de la termodinámica
La tercera ley de la termodinámica fue formulada por el químico físico Walther Nernst, derivándose de las demás leyes de la termodinámica, según la mecánica estadística.
La tercera ley de la termodinámica establece que es imposible llegar al cero absoluto.
Los científicos han logrado alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto, pero aún no lo han alcanzado.
La entropía es la organización de las moléculas en un sistema.
Las leyes de la termodinámica son la ley cero, primera ley, segunda ley y tercera ley.
La ley cero de la termodinámica estudia el equilibrio térmico entre diferentes cuerpos.
La primera ley de la termodinámica estudia la conservación de la energía en los sistemas termodinámicos.
La segunda ley de la termodinámica estudia los motores térmicos y la entropía.
La tercera ley de la termodinámica estudia el cero absoluto.
¿Qué dice la tercera ley de la termodinámica?
La tercera ley de la termodinámica, conocida como teorema de Nernst o postulado de Nernst, es una ley desarrollada por el físico químico Walther Nernst (1864 -1941), entre 1906 y 1912, que conforma el conjunto de leyes de termodinámica.
En 1912, Nernst enunció la tercera ley de la termodinámica como:
No es posible, por ninguna serie finita de procesos, alcanzar la temperatura cero absoluta.|1|
Según esta ley, cuando acercamos un sistema a la temperatura del cero absoluto en Kelvin, la entropía (grado de desorden de un sistema) tendrá su menor valor, haciendo que todos los procesos involucrados cesen en sus actividades, permitiéndonos identificar el punto de referencia en el que es posible determinar la entropía En el caso de Máquinas térmicas, al llegar al cero absoluto, podrían convertir todos sus Energía térmica (calor) en trabajar, sin pérdidas.
Para una mejor comprensión se introduce el concepto de entropía, en la segunda ley de la termodinámica, como el grado de movimiento y vibración de las moléculas de un sistema; cuanto mayor es la posibilidad de movimiento, mayor es la entropía.
Fórmula de la tercera ley de la termodinámica.
\(\stackrel{lím\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lím\ }{\tiny{T→0}}\) es el límite donde la temperatura tiende a cero.
\(∆S\) es el cambio de entropía del sistema, medido en \([J/K]\).
T es la temperatura, medida en Kelvin \([K]\).
fórmula de entropía
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) es el cambio de entropía del sistema, medido en \([J/K]\).
\(∆Q\) es el cambio de calor, medido en Joules \([J] \).
T es la temperatura, medida en Kelvin \([K] \).
Aplicaciones de la tercera ley de la termodinámica
El cero absoluto nunca se ha alcanzado en los laboratorios, por lo que la tercera ley de la termodinámica es un ley teórica, por lo tanto, no hay aplicaciones de ella. Sin embargo, si se alcanzara esta temperatura, los motores térmicos tendrían una eficiencia del 100%, y todos sus calor se convertiría en trabajo.
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¿Cómo surgió la tercera ley de la termodinámica?
Entre 1906 y 1912, el químico físico Walther Nernst desarrolló la tercera ley de la termodinámica, también fue responsable de investigaciones en los campos de la electroquímica Es fotoquímica, proporcionando un gran avance en el estudio de fisicoquímica.
Con base en sus estudios de entropía, Walther Nernst propuso que solo ocurre en cristales perfectos., sin embargo, más tarde, comprobaría que, en realidad, la temperatura del cero absoluto ni siquiera existe, pero también que, si el sistema está cerca de esta temperatura, un valor mínimo de entropía podría ser obtenido.
Desde ese momento, los científicos han estado tratando de obtener esta temperatura, alcanzando niveles cada vez más cercanos a cero. En base a eso, se dieron cuenta de que solo puede ser alcanzable en gases.
Con el desarrollo de la mecánica estadística, la La tercera ley de la termodinámica se convirtió en una ley derivada de las leyes básicas., a diferencia de las demás leyes que siguen siendo fundamentales, porque tienen una base experimental que las sustenta.
leyes de la termodinámica
Las leyes de la termodinámica se ocupan de las relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura con el calor, la energía y otros Cantidades fisicas. Se componen de cuatro leyes: ley cero, primera ley, segunda ley y tercera ley.
Ley cero de la termodinámica: establece que los cuerpos a diferentes temperaturas intercambiarán calor hasta alcanzar la balance térmico.
primera ley de la termodinámica: establece que el cambio de energía interna de un sistema termodinámico está dado por la diferencia entre el trabajo realizado por el sistema y el cambio de calor que absorbió.
segunda ley de la termodinámica: afirma que es imposible crear una máquina capaz de convertir todo su calor en trabajo. Además, enuncia la entropía como el grado de desorden de un sistema.
tercera ley de la termodinámica: establece que es imposible llegar al cero absoluto.
Nota
|1| cita del libro Curso de física básica: fluidos, oscilaciones y ondas, calor (vol. 2).
Por Pamella Raphaella Melo
Profesor de física
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm