UN troisième loi de la thermodynamique traite de la relation entre le entropie et un point de référence absolu pour le déterminer, lui étant le zéro absolu. Elle déclare également que si un moteur thermique était capable d'atteindre la température du zéro absolu, toute sa chaleur serait convertie en travail, ce qui en ferait une machine parfaite. Cette loi est calculée en fonction de la limite d'entropie, là où la température tend vers zéro.
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Thèmes de cet article
- 1 - Résumé de la troisième loi de la thermodynamique
- 2 - Que dit la troisième loi de la thermodynamique?
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3 - Formule de la troisième loi de la thermodynamique
- formule d'entropie
- 4 - Applications de la troisième loi de la thermodynamique
- 5 - Comment est née la troisième loi de la thermodynamique ?
- 6 - Lois de la thermodynamique
Résumé sur la troisième loi de la thermodynamique
La troisième loi de la thermodynamique a été formulée par le physico-chimiste Walther Nernst, dérivée des autres lois de la thermodynamique, selon la mécanique statistique.
La troisième loi de la thermodynamique stipule qu'il est impossible d'atteindre le zéro absolu.
Les scientifiques ont réussi à atteindre des températures proches du zéro absolu, mais ne l'ont pas encore atteint.
L'entropie est l'organisation des molécules dans un système.
Les lois de la thermodynamique sont la loi zéro, la première loi, la deuxième loi et la troisième loi.
La loi zéro de la thermodynamique étudie l'équilibre thermique entre différents corps.
La première loi de la thermodynamique étudie la conservation de l'énergie dans les systèmes thermodynamiques.
La deuxième loi de la thermodynamique étudie les moteurs thermiques et l'entropie.
La troisième loi de la thermodynamique étudie le zéro absolu.
Que dit la troisième loi de la thermodynamique?
La troisième loi de la thermodynamique, connue sous le nom de théorème de Nernst ou postulat de Nernst, est une loi développé par le physico-chimiste Walther Nernst (1864 -1941), entre 1906 et 1912, qui constitue l'ensemble des lois de thermodynamique.
En 1912, Nernst a énoncé la troisième loi de la thermodynamique comme suit :
Il n'est pas possible, par une série finie de processus, d'atteindre la température zéro absolu.|1|
Selon cette loi, lorsque l'on approche un système à la température du zéro absolu en Kelvin, l'entropie (degré de désordre d'un système) aura son plus bas valeur, faisant cesser leurs activités tous les processus impliqués, permettant d'identifier le point de référence dans lequel il est possible de déterminer la entropie. Dans le cas d Machines thermiques, en atteignant le zéro absolu, ils seraient capables de convertir tous leurs L'énérgie thermique (chaleur) dans travail, sans pertes.
Pour une meilleure compréhension, le concept d'entropie est introduit, dans la deuxième loi de la thermodynamique, comme le degré de mouvement et de vibration des molécules d'un système; plus la possibilité de mouvement est grande, plus l'entropie est grande.
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Formule de la troisième loi de la thermodynamique
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) est la limite où la température tend vers zéro.
\(∆S\) est le changement d'entropie du système, mesuré en \([J/K]\).
J est la température, mesurée en Kelvin \([K]\).
formule d'entropie
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) est le changement d'entropie du système, mesuré en \([J/K]\).
\(∆Q\) est le changement de chaleur, mesuré en Joules \([J] \).
J est la température, mesurée en Kelvin \([K] \).
Applications de la troisième loi de la thermodynamique
Le zéro absolu n'a jamais été atteint dans les laboratoires, faisant de la troisième loi de la thermodynamique un loi théorique, par conséquent, il n'y a pas d'applications de celle-ci. Or, si cette température était atteinte, les moteurs thermiques auraient un rendement de 100 %, et tous leurs chaleur serait converti en travail.
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Comment est née la troisième loi de la thermodynamique ?
Entre 1906 et 1912, le physico-chimiste Walther Nernst développa la troisième loi de la thermodynamique, il fut également responsable de recherches dans les domaines de électrochimie C'est photochimie, apportant une avancée majeure dans l'étude de physico-chimique.
Sur la base de ses études d'entropie, Walther Nernst a proposé qu'il ne se produit que dans des cristaux parfaits, cependant, plus tard, il vérifiera qu'en fait, la température du zéro absolu n'existe même pas, mais aussi que, si le système est proche de cette température, une valeur d'entropie minimale pourrait être obtenu.
Depuis cette époque, les scientifiques tentent d'obtenir cette température, atteignant des niveaux de plus en plus proches de zéro. Sur cette base, ils ont réalisé qu'il ne peut être atteint qu'en des gaz.
Avec le développement de la mécanique statistique, la troisième loi de la thermodynamique est devenue une loi dérivée des lois fondamentales, contrairement aux autres lois qui continuent d'être fondamentales, car elles ont une base expérimentale qui les soutient.
lois de la thermodynamique
Les lois de la thermodynamique traitent des relations entre la pression, le volume et la température avec la chaleur, l'énergie et d'autres grandeurs physiques. Ils sont composés de quatre lois: loi zéro, première loi, deuxième loi et troisième loi.
Loi zéro de la thermodynamique: déclare que les corps à différentes températures échangeront de la chaleur jusqu'à ce qu'ils atteignent le bilan thermique.
première loi de la thermodynamique: indique que la variation d'énergie interne d'un système thermodynamique est donnée par la différence entre le travail effectué par le système et la variation de chaleur qu'il a absorbée.
deuxième loi de la thermodynamique: déclare qu'il est impossible de créer une machine capable de convertir toute sa chaleur en travail. De plus, elle énonce l'entropie comme le degré de désordre dans un système.
troisième loi de la thermodynamique: indique qu'il est impossible d'atteindre le zéro absolu.
Note
|1| citation du livre Cours de physique de base: fluides, oscillations et ondes, chaleur (vol. 2).
De Pamella Raphaella Melo
Professeur de physique
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou universitaire? Regarder:
MELO, Paméla Raphaella. "Troisième loi de la thermodynamique"; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm. Consulté le 4 août 2023.
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