ทฤษฎีความร้อนของเนิร์นสต์

ทฤษฎีความร้อนของเนิร์นสต์ถูกคิดค้นโดยวอลเทอร์ เนิร์นสต์ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และถูกนำไปใช้ในการพัฒนาของกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์
ทฤษฎีบท
ทฤษฎีความร้อนของเนิร์นสต์กล่าวว่า เมื่อเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีΔSสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหรือทางกายภาพจะเข้าใกล้ 0 ซึ่งสามารถแสดงทางคณิตศาสตร์ได้ดังนี้:
สมการข้างต้นเป็นข้อความสมัยใหม่ของทฤษฎีบท เนิร์นสต์มักใช้รูปแบบที่หลีกเลี่ยงแนวคิดเรื่องเอนโทรปี[ 1 ]

อีกวิธีหนึ่งในการพิจารณาทฤษฎีบทนี้คือ เริ่มต้นด้วยนิยามของพลังงานอิสระของกิบส์ ( G ) โดยที่Hแทนเอนทาลปีสำหรับการเปลี่ยนแปลงจากสารตั้งต้นไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่อุณหภูมิและความดันคงที่ สมการจะกลายเป็น
ในกรณีที่T = 0 สมการจะลดลงเหลือเพียง Δ G = Δ Hดังแสดงในรูปที่แสดงไว้ที่นี่ ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากข้อมูลการทดลอง[ 2 ]อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีจากอุณหพลศาสตร์ว่าความชันของเส้นโค้ง Δ Gคือ −Δ Sเนื่องจากความชันที่แสดงไว้ที่นี่ถึงขีดจำกัดแนวนอนที่ 0 เมื่อT → 0 ดังนั้นนัยยะก็คือ Δ S → 0 ซึ่งเป็นทฤษฎีบทความร้อนของเนิร์นสต์
ความสำคัญของทฤษฎีความร้อนของเนิร์นสต์คือ ต่อมาแม็กซ์ พลังค์ ได้นำไปใช้ ในการให้กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ซึ่งกล่าวว่า เอนโทรปีของวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน บริสุทธิ์ และเป็นผลึกสมบูรณ์แบบทั้งหมดที่อยู่ในสมดุลภายในอย่างสมบูรณ์จะมีค่าเป็น 0 ที่อุณหภูมิ ศูนย์สัมบูรณ์
ดูเพิ่มเติม
เอกสารอ้างอิงและหมายเหตุ
- ^ Nernst, Walther (1926). ทฤษฎีความร้อนใหม่ . Methuen and Company, Ltd.– พิมพ์ซ้ำในปี 1969 โดยสำนักพิมพ์โดเวอร์ – โปรดดูโดยเฉพาะหน้า 78 – 85
- ^ Nernst, Walther (1907). การประยุกต์ใช้เทอร์โมไดนามิกส์เชิงทดลองและเชิงทฤษฎีในวิชาเคมีนิวยอร์ก: Charles Scribner's Sons. หน้า 46. Walther
Nernst.
– ป้ายกำกับบนรูปภาพได้รับการแก้ไขแล้ว ป้ายกำกับเดิมคือ A และ Q แทนที่จะเป็น ΔG และ ΔH ตามลำดับ
อ่านเพิ่มเติม
- เดนบิก, เคนเนธ (1971). หลักการสมดุลทางเคมี (ฉบับที่ 3). สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์.– โปรดดูโดยเฉพาะหน้า 421 – 424
ลิงก์ภายนอก
- ทฤษฎีความร้อนของเนิร์นสต์