3ra Ley De La Termodinámica

Tema: 3ra ley de la termodinámica.

Conocida también como Principio de Nernst. Plantea que en cualquier transformación isotérmica que se cumpla a la temperatura del cero absoluto, la variación de la entropía es nula independiente de las variaciones que sufran otros parámetros de estado cualquiera. El tercer principio no permite hallar el valor absoluto de la entropía. Pero la constancia de la entropía cuando T tiende a cero da la posibilidad de elegir esta constante como punto de referencia de la entropía y, por lo tanto, de determinar la variación de la entropía en los procesos que se estudian.

El Principio de Nernst como lo enuncio Planck dice: a la temperatura del cero absoluto, la entropía del sistema es nula. Si W0, W1,…,Wn es la sucesión de los niveles energéticos de un sistema, entoces, a la tempartura del cero absoluto el sistema en equilibrio se encontrará en el estado más bajo, perfectamente determinado, cuya energía es exactamente igual a W0. Con esto la probabilidad termodinámica P del estado es igual a la unidad (P=1) y de acuerdo con la fórmula de Boltzman:

Para todos los cuerpos a T = 0 K, la capacidad calorífica a volumen constante se anula. En efecto, si la temperatura del sistema es suficientemente baja, de manera que la energía cinética media de las partículas kT es mucho menor que la diferencia de energía (delta W) entre los niveles energéticos inferior y primero, las excitaciones térmicas del sistema son insuficientes para hacer pasar el sistema del estado con energía W0 al estado con energía W1. Por esto a temperaturas ultra bajas el sistema debe encontrarse en el estado con la menor energía.

Del tercer principio se deduce que es imposible toda transformación como resultado de la cual un cuerpo pueda ser enfriado hasta la temperatura del cero absoluto (Principio de la imposibilidad de alcanzar el cero absoluto.

Un caso especial se produce en los sistemas con un único estado fundamental, como una estructura cristalina. La entropía de un cristal perfecto definida por el teorema de Nernst es cero (dado que el \log{(1)}=0). Sin embargo, esto desestima el hecho de que los cristales reales deben crecer en una temperatura finita y poseer una concentración de equilibrio por defecto. Cuando se enfrían generalmente son incapaces de alcanzar la perfección completa. Esto, por supuesto, se mantiene en la línea de que la entropía tiende siempre a aumentar dado que ningún proceso real es reversible.

Otra aplicación de la tercera ley es con respecto al momento magnético de un material. Los metales paramagnéticos (con un momento aleatorio) se ordenarán a medida de que la temperatura se acerque a 0 K. Se podrían ordenar de manera ferromagnética (todos los momentos paralelos los unos a los otros) o de manera anti ferromagnética.

Bibliografía:

 Yavorski,B.M y Detlaf, A.A.(1983) Prontuario de Física.(1ra

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