UN terza legge della termodinamica affronta il rapporto tra il entropia e un punto di riferimento assoluto per determinarlo, essendo lui il zero Assoluto. Afferma inoltre che se un motore termico fosse in grado di raggiungere la temperatura dello zero assoluto, tutto il suo calore verrebbe convertito in lavoro, rendendolo una macchina perfetta. Questa legge è calcolata in base al limite di entropia, dove la temperatura tende a zero.
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Riassunto sulla terza legge della termodinamica
La terza legge della termodinamica è stata formulata dal chimico fisico Walther Nernst, essendo derivata dalle altre leggi della termodinamica, secondo la meccanica statistica.
La terza legge della termodinamica afferma che è impossibile raggiungere lo zero assoluto.
Gli scienziati sono riusciti a raggiungere temperature vicine allo zero assoluto, ma non l'hanno ancora raggiunto.
L'entropia è l'organizzazione delle molecole in un sistema.
Le leggi della termodinamica sono la legge zero, la prima legge, la seconda legge e la terza legge.
Il principio zero della termodinamica studia l'equilibrio termico tra corpi diversi.
La prima legge della termodinamica studia la conservazione dell'energia nei sistemi termodinamici.
La seconda legge della termodinamica studia i motori termici e l'entropia.
La terza legge della termodinamica studia lo zero assoluto.
Cosa dice la terza legge della termodinamica?
La terza legge della termodinamica, nota come teorema di Nernst o postulato di Nernst, è una legge sviluppato dal chimico fisico Walther Nernst (1864 -1941), tra il 1906 e il 1912, che costituisce l'insieme delle leggi di termodinamica.
Nel 1912 Nernst enuncia la terza legge della termodinamica come:
Non è possibile, con nessuna serie finita di processi, raggiungere la temperatura dello zero assoluto.|1|
Secondo questa legge, quando ci avviciniamo ad un sistema alla temperatura dello zero assoluto in Kelvin, l'entropia (grado di disordine di un sistema) avrà il suo minimo valore, determinando la cessazione delle attività di tutti i processi coinvolti, consentendo di individuare il punto di riferimento in cui è possibile determinare il entropia. In caso di Macchine termiche, al raggiungimento dello zero assoluto, sarebbero in grado di convertire tutti i loro Energia termica (riscaldare) dentro lavoro, senza perdite.
Per una migliore comprensione viene introdotto il concetto di entropia, nella seconda legge della termodinamica, come il grado di movimento e vibrazione delle molecole di un sistema; maggiore è la possibilità di movimento, maggiore è l'entropia.
Formula della terza legge della termodinamica
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) è il limite in cui la temperatura tende a zero.
\(∆S\) è la variazione di entropia del sistema, misurata in \([J/K]\).
T è la temperatura, misurata in Kelvin \([K]\).
formula dell'entropia
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) è la variazione di entropia del sistema, misurata in \([J/K]\).
\(∆Q\) è la variazione di calore, misurata in Joule \([J] \).
T è la temperatura, misurata in Kelvin \([K] \).
Applicazioni della terza legge della termodinamica
Lo zero assoluto non è mai stato raggiunto nei laboratori, rendendo la terza legge della termodinamica a diritto teorico, quindi, non ci sono applicazioni di esso. Tuttavia, se questa temperatura fosse raggiunta, i motori termici avrebbero un'efficienza del 100%, e tutto il loro Calore verrebbe convertito in lavoro.
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Come è nata la terza legge della termodinamica?
Tra il 1906 e il 1912 il chimico fisico Walther Nernst sviluppò la terza legge della termodinamica, a lui si devono anche ricerche nei campi della elettrochimica È fotochimica, fornendo un importante progresso nello studio di fisico-chimico.
Sulla base dei suoi studi sull'entropia, Walther Nernst ha proposto che si verifica solo in cristalli perfetti, però, in seguito, verificherà che, in realtà, la temperatura dello zero assoluto non esiste nemmeno, ma anche che, se il sistema è vicino a questa temperatura, potrebbe esserci un valore minimo di entropia ottenuto.
Da quel momento, gli scienziati hanno cercato di ottenere questa temperatura, raggiungendo livelli sempre più vicini allo zero. Sulla base di ciò, si sono resi conto che può essere raggiunto solo in gas.
Con lo sviluppo della meccanica statistica, il la terza legge della termodinamica divenne una legge derivata dalle leggi fondamentali, a differenza delle altre leggi che continuano ad essere fondamentali, perché hanno una base sperimentale che le sostiene.
leggi della termodinamica
Le leggi della termodinamica trattano le relazioni tra pressione, volume e temperatura con calore, energia e altro quantità fisiche. Sono composti da quattro leggi: legge zero, prima legge, seconda legge e terza legge.
Principio zero della termodinamica: afferma che corpi a temperature diverse si scambieranno calore fino a raggiungere la equilibrio termico.
prima legge della termodinamica: afferma che la variazione di energia interna di un sistema termodinamico è data dalla differenza tra il lavoro svolto dal sistema e la variazione di calore da esso assorbita.
seconda legge della termodinamica: afferma che è impossibile creare una macchina in grado di convertire tutto il suo calore in lavoro. Inoltre, enuncia l'entropia come il grado di disordine in un sistema.
terza legge della termodinamica: afferma che è impossibile raggiungere lo zero assoluto.
Nota
|1| citazione dal libro Corso di fisica di base: fluidi, oscillazioni e onde, calore (vol. 2).
Di Pamella Raffaella Melo
Insegnante di Fisica
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm
