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3. Hauptsatz der Thermodynamik - Absolutentropien

Entropie am absoluten Nullpunkt

Um die Entropie S ( 0 ) eines reinen Stoffes am absoluten Nullpunkt zu bestimmen, zeigte Walther Nernst 1906, dass rhombischer und monokliner Schwefel bei sehr tiefen Temperaturen innerhalb des Messfehlers die gleiche Entropie besitzen. Auch für andere Stoffe konnten ähnliche Ergebnisse gezeigt werden. Daraus folgte der 3. Hauptsatz der Thermodynamik:

3. Hauptsatz der Thermodynamik - 1. Version
Die Entropien von perfekt (ideal) auskristallisierten Stoffen sind bei T = 0 K gleich.

Bei T = 0 K sind alle Teilchen in Ruhe, ihre Bewegungsenergie ist Null. Wir wollen annehmen, dass die Plätze des Kristallgitters des Stoffes ohne Ausnahme mit Teilchen besetzt sind, also keine Fehlstellen auftreten. Die Teilchen haben also eine perfekte Ordnung erreicht. Wir sagen dazu, dass der Stoff perfekt (ideal) auskristallisiert ist. Vom Standpunkt der statistischen Betrachtung der Entropie können wir sagen, dass sich alle Teilchen im untersten Niveau befinden und die Zahl W 0 der Mikrozustände 1 beträgt. Also sollte für jeden Stoff gelten:

S ( 0 ) = S 0 = k ln W 0 = k ln 1 = 0 .

Die Formulierung des 3. Hauptsatzes von G. N. Lewis und M. Randall ist heute am gebräuchlichsten:

3. Hauptsatz der Thermodynamik
Die Entropie eines perfekt (ideal) auskristallisierten Stoffes ist bei T = 0 K Null, d.h. S ( 0 ) 0 .
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