กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์คืออะไร?

กฎของอุณหพลศาสตร์แสดงพฤติกรรมของพลังงานในระบบธรรมชาติที่แสดงออกในเอกภพของเรา อุณหพลศาสตร์มีอยู่สามประการด้วยกันคือกฎของซีโรท กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์เรียกว่ากฎการอนุรักษ์พลังงาน มันบอกว่าพลังงานในจักรวาลยังคงไม่เปลี่ยนแปลง กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์บอกว่าความร้อนไม่สามารถถ่ายโอนจากที่เย็นกว่าไปยังร่างกายที่ร้อนกว่าเนื่องจากเป็นผลเดียวและเอนโทรปีของเอกภพไม่ลดลง กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์บอกง่ายๆว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะไปถึงศูนย์สัมบูรณ์ และกฎหมายซีโรทกล่าวว่าสองร่างในดุลยภาพทางความร้อนกับร่างที่สามอยู่ในดุลยภาพทางความร้อนซึ่งกันและกัน

กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์เริ่มต้นด้วยทฤษฎีบทความร้อนที่ชื่อว่าWärmetheoremในภาษาเยอรมันมาถึงในปี 1906 โดย Walther Hermann Nernst ผู้ได้รับการแต่งตั้งจากสถาบันเคมีแห่งที่สองของมหาวิทยาลัยเบอร์ลินและเป็นสมาชิกถาวรในสถาบันการศึกษาปรัสเซีย วิทยาศาสตร์ปีที่แล้ว กฎข้อที่สามบางครั้งเรียกว่าทฤษฎีของ Nernst หรือทฤษฎีบทของ Nerst เช่นกัน

ทฤษฎีบทนี้และกระดาษของไอน์สไตน์ในปี 1907 แสดงให้เห็นว่ากลศาสตร์ควอนตัมคาดการณ์ว่าความร้อนของของแข็งที่เฉพาะเจาะจงจะมีแนวโน้มเป็นศูนย์แน่นอนเมื่อพวกเขาบรรลุอุณหภูมิในละแวกศูนย์สัมบูรณ์ดูเหมือนจะเสริมซึ่งกันและกัน นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับ Nernst เพราะทฤษฎีบทของเขาไม่ชัดเจนว่าเป็นกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์เพราะมันไม่สามารถอนุมานได้จากกฎสองข้อแรกของอุณหพลศาสตร์ แต่เขารู้สึกว่างานกระดาษของ Einstein และ Max Planck ของกลศาสตร์ควอนตัม ทฤษฎีที่จะเป็นกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์

Nernst ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 1920 สำหรับงานนี้ แต่มีข้อโต้แย้งเกี่ยวกับเรื่องนี้ นักเคมีชาวอเมริกัน Theodore Richards อ้างว่าเขามากกว่า Nernst ได้ค้นพบกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ตามที่ระบุไว้โดยการตีความที่เป็นไปได้ของกราฟในกระดาษที่เขาเขียนในปี 1902 เพื่อนเก่าของ Nernst Svante Arrhenius ข้อพิพาทก่อนหน้านี้ถูกนำเข้าสู่การสนทนาโดยริชาร์ดส์และใช้ความพยายามอย่างมากในการต่อต้านเนิร์สต์ที่ได้รับรางวัลโนเบลสำหรับงานนี้

กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ก็ระบุด้วยเงื่อนไขที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น“ ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์สัมบูรณ์เอนโทรปีถึงศูนย์สัมบูรณ์” หรือ“ ไม่สามารถใช้จำนวนขั้นตอนที่แน่นอนเพื่อบรรลุศูนย์สัมบูรณ์ได้” หรือ“ ถ้าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลสิ้นสุดลงสถานะของศูนย์จะเป็นสัมบูรณ์ เกิดขึ้น” หรือ“ เอนโทรปีและกระบวนการของระบบหยุดเมื่อระบบเข้าหาศูนย์สัมบูรณ์”