Tercera Ley de la Termodinámica
Tercera Ley de la Termodinámica
La tercera ley de la termodinámica fue desarrollada por el químico alemán Walther Nernst durante los años de 1906-1912. La tercera ley de la termodinámica afirma que en cualquier transformación isotérmica que se cumpla a la temperatura del cero absoluto, la variación de la entropía es nula: Independientemente de las variaciones que sufran otros parámetros de estado cualquiera.
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| Imagen 1. Tercera ley de la Termodinámica. |
El cero absoluto y la escala Kelvin
El cero absoluto
Es la temperatura teórica más fría, a la cual el movimiento térmico de los átomos y las moléculas alcanza su mínimo. Este es un estado en el que la entalpía y la entropía de un gas ideal enfriado alcanza su valor mínimo, tomado como 0. Representado matemáticamente es:
Clásicamente , este sería un estado de inmovilidad , pero la incertidumbre cuántica dicta que las partículas todavía poseen una energía finita de punto cero . El cero absoluto se denota como 0 K en la escala Kelvin, −273.15 ° C en la escala Celsius y −459.67 ° F en la escala Fahrenheit.
La escala Kelvin
Se basa en la medida de la temperatura termodinámica, esto es, la medición de la temperatura absoluta de un objeto. La base sobre la que se asienta la escala es la temperatura de cero absoluto, que representaría la total ausencia de energía en forma de calor de un objeto, lo que en grados centígrados supondría una temperatura de -273,15 grados.
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| Imagen 3. Escala Kelvin. |
Calor específico a bajas temperaturas
El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la temperatura un grado Celsio. La relación entre calor y cambio de temperatura, se expresa normalmente en la forma que se muestra abajo, donde c es el calor específico. Esta fórmula no se aplica si se produce un cambio de fase, porque el calor añadido o sustraído durante el cambio de fase no cambia la temperatura.
Postulado de Nernst, Nernst-Simón y Plank
De acuerdo al postulado de Nernst nos dice: Es imposible para cualquier proceso, sin importar cuán idealizado esté, reducir la entropía de un sistema a su valor de cero absoluto en un número finito de operaciones.
Matemáticamente es:
En cambio las declaraciones de Nernst-Simon de la Tercera ley de la termodinámica se refiere a los procesos termodinámicos a una temperatura fija y baja. El cambio de entropía asociado con cualquier sistema condensado que experimenta un proceso isotérmico reversible se acerca a cero a medida que la temperatura a la que se realiza se acerca al cero absoluto. Este suceso se muestra en el diagrama siguiente:
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| Imagen 4. Diaframa de Nernst-Simon |
Bibliografía
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