Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
집 » Third Law of Thermodynamics

Third Law of Thermodynamics

1910
  • Walther Nernst
  • Max Planck
극저온학에서 열역학 제3법칙을 보여주는 실험실 장면.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

열역학 제3법칙은 완전 결정의 엔트로피가 온도가 절대 영도(0켈빈)에 가까워질수록 일정한 최소값에 수렴한다는 것을 나타냅니다. 이 최소값은 0으로 정의됩니다. 이 법칙의 핵심적인 결과는 유한한 단계 수로는 절대 영도에 도달할 수 없다는 것입니다. 이 법칙은 물질의 절대 엔트로피를 결정하는 기본적인 기준점을 제공합니다.

제3법칙은 발터 네른스트가 저온에서의 화학 반응에 대해 연구한 결과에서 비롯되었으며, 다음과 같이 공식화되었습니다. 네른스트 1906년 열역학 정리. 그는 화학 반응의 엔트로피 변화가 온도가 절대 영도에 가까워질수록 0에 가까워진다는 것을 관찰했습니다. 막스 플랑크 이후 이 개념을 확장하여 각각의 완벽한 결정 물질의 엔트로피는 절대 영도에서 0이라는 결론을 내렸습니다. 이는 엔트로피에 상대적인 척도가 아닌 절대적인 척도를 제공합니다.

이 법칙의 참신성은 열역학과 물질의 양자역학적 본질 사이의 연관성에 있다. 절대 영도에서 시스템은 바닥 상태에 있으며, 완벽한 결정의 경우 이는 엔트로피가 0인 유일한 비퇴화 상태이다([latex]S = k_B ln(1) = 0[/latex]). 그러나 유리와 같은 비정질 물질은 무질서한 구조로 인해 절대 영도에서 잔류 엔트로피를 가지고 있다. 이 법칙은 또한 [latex]T rightarrow 0[/latex]일 때 비열([latex]C_p[/latex], [latex]C_v[/latex])과 열팽창 계수도 0에 가까워진다는 것을 의미한다. 도달 불가능성 원리는 냉각 과정의 각 단계에서 제거되는 엔트로피의 양이 점점 줄어들기 때문에 엔트로피가 0에 도달하려면 무한한 단계가 필요하다는 데서 비롯된다.

UNESCO Nomenclature: 2212
• 열역학, 통계 물리학 및 응집 물질 물리학

유형

추상 시스템

분열

상당한

용법

널리 사용됨

전구체

  • 공식화 제2법칙 그리고 엔트로피의 개념
  • 기체(산소, 질소, 수소) 액화 및 저온 도달 분야의 실험적 진전
  • 루트비히 볼츠만과 J. 윌라드 깁스에 의한 통계 역학의 발전
  • 막스 플랑크의 흑체 복사 연구에서 양자 이론이 등장했다

응용 프로그램

  • cryogenics and low-temperature physics
  • 화학적 친화도 및 반응 평형 상수 계산
  • 결정 구조, 결함 및 잔류 엔트로피를 이해하기 위한 재료 과학
  • research into superconductivity and superfluidity, phenomena that occur near absolute zero
  • 화학 물질의 절대 엔트로피 값 측정

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

  • development of novel amorphous metals with unique low-temperature properties for space applications
  • quantum computing architectures that operate near absolute zero to minimize thermal decoherence
  • ultra-sensitive bolometers for astronomy based on near-zero entropy principles
  • materials for long-term, zero-energy data storage in a perfect crystalline ground state
  • advanced cryogenic preservation techniques for biological tissues that minimize ice crystal formation
  • superconducting magnetic energy storage (중소기업) systems with near-zero resistance and energy loss
  • Bose-Einstein condensate manipulation for creating new states of matter for interferometry
  • thermometers capable of measuring temperatures in the microkelvin range for fundamental physics research
  • cryogenic chemical synthesis for creating and stabilizing highly reactive molecules
  • simulations of early-universe physics at extremely low energy states based on third-law principles
관련 개념: 열역학 제3법칙, 절대영도, 엔트로피, 완전결정, 네른스트 열 정리, 도달 불가능 원리, 극저온학, 바닥 상태, 양자역학, 영점 에너지.

역사적 맥락

Third Law of Thermodynamics

1902
1907
1909
1910
1911-04-08
1913
1915
1902
1904
1907
1909
1910
1912
1915
1915-11

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

10년차 기념일

고화질 이미지 및 다운로드는 등록된 회원에게만 100% 무료로 제공됩니다.

> 로그인 <