Teorema del calor de Nernst

Walther Nernst

El teorema del calor de Nernst fue formulado por Walther Nernst a principios del siglo XX y se utilizó en el desarrollo de la tercera ley de la termodinámica.

El teorema

El teorema del calor de Nernst dice que a medida que se acerca al cero absoluto, el cambio de entropía ΔS para una transformación química o física se acerca a 0. Esto se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera:

limT→ → 0Δ Δ S=0{displaystyle lim _{Tto 0}Delta S=0}

La ecuación anterior es un enunciado moderno del teorema. Nernst a menudo usaba una forma que evitaba el concepto de entropía.

Gráfico de energías a bajas temperaturas

Otra manera de mirar el teorema es comenzar con la definición de la energía libre Gibbs (G), G = H - TS, donde H significa enthalpy. Para un cambio de los reaccionantes a los productos a temperatura constante y presión la ecuación se convierte Δ Δ G=Δ Δ H− − TΔ Δ S{displaystyle Delta G=Delta H-TDelta S}.

En el límite de T = 0, la ecuación se reduce a solo ΔG = ΔH, como se ilustra en la figura que se muestra aquí, lo cual está respaldado por datos experimentales. Sin embargo, se sabe por termodinámica que la pendiente de la curva ΔG es -ΔS. Dado que la pendiente que se muestra aquí alcanza el límite horizontal de 0 cuando T → 0, la implicación es que ΔS → 0, que es el teorema del calor de Nernst.

La importancia del teorema del calor de Nernst es que Max Planck lo usó más tarde para dar la tercera ley de la termodinámica, que es que la entropía de todos los materiales homogéneos puros y perfectamente cristalinos en equilibrio interno completo es 0 en el cero absoluto.

Referencias y notas