La tercera ley de la termodin mica establece que a medida que un sistema se aproxima al cero absoluto, la entrop a del sistema se aproxima a un valor m nimo. En el cero absoluto, la entrop a de una sustancia perfectamente cristalina se vuelve cero. Esta ley implica que es imposible alcanzar el cero absoluto mediante un n mero finito de procesos. La tercera ley tambi n proporciona un punto de referencia para la determinaci n de la entrop a, asegurando que los valores de entrop a sean absolutos y no relativos. Tiene implicaciones significativas para el comportamiento de los materiales a temperaturas muy bajas, influyendo en fen menos como la superconductividad y el calor espec fico de las sustancias. En esencia, la tercera ley establece una base para la entrop a y destaca la inalcanzabilidad del cero absoluto, enfatizando las limitaciones inherentes en los procesos de enfriamiento.

mechanisms

La tercera ley de la termodin mica [1] establece que a medida que la la temperatura absoluta ($T$) de un sistema se aproxima al cero absoluto, la la entropía en el limite temperatura nula ($S$) de una sustancia cristalina perfecta se aproxima a un valor m nimo, t picamente cero. Esto implica que es imposible alcanzar el cero absoluto a trav s de un n mero finito de procesos porque la entrop a se volver a constante. Esencialmente, la tercera ley establece que la entrop a de un cristal perfecto en el cero absoluto es cero y destaca la inalcanzabilidad del cero absoluto debido a la cantidad infinita de energ a necesaria para su eliminaci n.

equation=10270

Esta ley tiene implicaciones significativas para comprender el comportamiento de los materiales a temperaturas muy bajas y proporciona un punto de referencia fundamental para calcular los valores de entrop a.

[1] " ber die Berechnung chemischer Gleichgewichte aus thermischen Messungen" (Sobre el c lculo de los equilibrios qu micos a partir de mediciones t rmicas), Walther Nernst, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu G ttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse, 1906

La relaci n de la variación de calor ($\delta Q$) con la temperatura absoluta ($T$) y la variación de la entropía ($dS$) se puede expresar de la siguiente manera:

equation=9639

Cuando combinamos esto con la relaci n entre la calor suministrado al liquido o solido ($\Delta Q$), la capacidad Calórica ($C$) y la variación de la temperatura ($\Delta T$):

equation=3197

Obtenemos esta relaci n en el l mite infinitesimal, donde:

$\delta Q = C dT = T dS$

Despu s de la integraci n, llegamos a la siguiente ecuaci n:

equation=11185

con la condici n de que la entropía base ($S_0$) sea menor que la temperatura base ($T_0$).

Si se estima la entrop a en funci n de la temperatura, se observar lo siguiente:

• En cada fase (s lido, l quido, gas), la entrop a tiende a aumentar ligeramente con la temperatura.
• En cada cambio de fase, experimenta un salto.

Esto se puede representar de la siguiente manera:

image

De esta forma, se puede entender la entrop a como una medida de los grados de libertad que tiene un sistema. Mientras que en una fase la entrop a aumenta gradualmente debido a la liberaci n de pocos grados de libertad adicionales, en los cambios de fase el incremento es dr stico. Un s lido est compuesto por m ltiples enlaces que impiden el movimiento de los tomos. En un l quido, se pierden muchos enlaces, lo que crea nuevas libertades que permiten el desplazamiento relativo, asociado a m ltiples nuevos grados de libertad. Finalmente, en la transici n al estado gaseoso, se pierden todos los enlaces y cada part cula tiene sus tres grados de libertad. Si se incrementa a n m s la temperatura, se observa c mo las part culas pueden rotar e incluso oscilar, lo que representa nuevos grados de libertad y mayores incrementos en la entrop a.

model

La tercera ley de la termodin mica establece que si un sistema se lleva al cero absoluto, su entrop a se reducir a cero. Esto se puede expresar de la siguiente manera:

kyon

El diferencial inexacto del calor ($\delta Q$) es igual a la temperatura absoluta ($T$) por la variación de la entropía ($dS$):

kyon

Cuando se a aden la calor suministrado al liquido o solido ($\Delta Q$) a un cuerpo, se observa un aumento de la variación de la temperatura ($\Delta T$) de manera proporcional. Por lo tanto, podemos introducir una constante de proporcionalidad la capacidad calórica ($C$), llamada capacidad t rmica, que establece la siguiente relaci n:

kyon

La entropía ($S$) es una funci n de la temperatura absoluta ($T$) con la entropía base ($S_0$) y la temperatura base ($T_0$) seg n:

kyon