zum Directory-modus

3. Hauptsatz der Thermodynamik

Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik

Die Messungen von chemischen Reaktionen zwischen reinen, kristallisierten Festkörpern zeigten, dass die Entropieänderung bei Annäherung an den absoluten Nullpunkt gegen Null strebt:

lim T 0 Δ r S = 0
Legende
Δ r S-Reaktionsentropie
T-absolute Temperatur

Gleichung wird Nernst'sches Wärmetheorem genannt, wobei ursprünglich eigentlich die Wärmekapazitäten der Reaktionsteilnehmer vermessen wurden.

In das Nernst'sche Wärmetheorem können auch die Reaktionsentropien der Reaktionsteilnehmer eingesetzt werden:

lim T 0 Δ r S = lim T 0 [ ( i ν i S m , i ) 2 ( i ν i S m , i ) 1 ] = 0
Legende
ν i -stöchiometrische Koeffizienten der Ausgangs-, Endstoffe
S m , i -molare Entropien der Ausgangs-, Endstoffe

Das bedeutet, dass entweder die molaren Entropien der Reaktionsteilnehmer bei Annäherung an den absoluten Nullpunkt verschwinden oder alle den gleichen Entropiewert haben.

Eine Formulierung des dritten Hauptsatzes der Thermodynamik bezieht sich auf das Nernst'sche Wärmetheorem:

Theorem
Für die Entropie aller chemischen Stoffe, die am absoluten Nullpunkt als ideal kristallisierte Stoffe angesehen werden, kann der Wert null gesetzt werden. Jeder chemische Stoff hat dann eine bestimmte positive Entropie.

Eine andere Formulierung des dritten Hauptsatzes der Thermodynamik ist:

Theorem
Der dritte Hauptsatz besagt, dass es keinen Prozess gibt, mit dem es möglich ist, mit unendlich vielen Schritten den absoluten Nullpunkt zu erreichen.

Da es den ideal kristallisierten Festkörper nicht gibt, kann der absolute Nullpunkt auch nicht erreicht werden.

Am absoluten Nullpunkt darf es nur eine Realisierungsmöglichkeit (Mikrozustand) geben:

S = k ln Ω = k ln 1 = 0
Legende
k-Boltzmann-Konstante
Ω -thermodynamische Wahrscheinlichkeit

Die Entropie ist dann null.

Diese Erkenntnisse findet Anwendung bei

<Seite 1 von 4