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» Third Law of Thermodynamics

Third Law of Thermodynamics

1910
  • Walther Nernst
  • Max Planck
극저온학에서 열역학 제3법칙을 시연하는 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.

The Third Law originated from Walther Nernst’s work on chemical reactions at low temperatures, formulated as the Nernst Heat Theorem in 1906. He observed that the change in entropy for chemical reactions approaches zero as the temperature approaches absolute zero. Max Planck later extended this to state that the entropy of each individual perfect crystalline substance is itself zero at absolute zero. This provides an absolute, rather than relative, scale for entropy.

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

  • formulation of the Second Law and the concept of entropy
  • 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

  • 극저온학 및 저온 물리학
  • 화학적 친화도 및 반응 평형 상수 계산
  • 결정 구조, 결함 및 잔류 엔트로피를 이해하기 위한 재료 과학
  • 절대 영도 부근에서 발생하는 현상인 초전도 및 초유체 현상에 대한 연구
  • 화학 물질의 절대 엔트로피 값 측정

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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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.)

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