{"id":44152,"date":"2019-10-14T21:58:01","date_gmt":"2019-10-14T20:58:01","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-der-dritte-hauptsatz-der-thermodynamik-3-hauptsatz-definition\/"},"modified":"2020-03-09T20:01:57","modified_gmt":"2020-03-09T19:01:57","slug":"was-ist-der-dritte-hauptsatz-der-thermodynamik-3-hauptsatz-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-der-dritte-hauptsatz-der-thermodynamik-3-hauptsatz-definition\/","title":{"rendered":"Was ist der dritte Hauptsatz der Thermodynamik – 3. Hauptsatz – Definition"},"content":{"rendered":"
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Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik wurde vom deutschen Chemiker Walther Nernst in den Jahren 1906-12 entwickelt.\u00a0Dieses Gesetz definiert auch die absolute Nulltemperatur.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/span><\/div>\n<\/div>\n
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Dritter Hauptsatz der Thermodynamik – 3. Hauptsatz<\/span><\/h2>\n

Die Entropie eines Systems n\u00e4hert sich einem konstanten Wert, wenn sich die Temperatur dem absoluten Nullpunkt n\u00e4hert.<\/span><\/em><\/p>\n

Basierend auf empirischen Beweisen besagt dieses Gesetz, dass die\u00a0<\/span>Entropie einer reinen kristallinen Substanz<\/span><\/strong>\u00a0beim\u00a0<\/span>absoluten Nullpunkt der Temperatur<\/span><\/strong>\u00a00 K\u00a0Null ist<\/strong>\u00a0und dass es mit keinem noch so idealisierten Verfahren m\u00f6glich ist, die Temperatur eines Systems zu senken in einer endlichen Anzahl von Schritten auf den absoluten Nullpunkt.\u00a0Dies erm\u00f6glicht es uns, einen Nullpunkt f\u00fcr die W\u00e4rmeenergie eines K\u00f6rpers zu definieren.<\/span><\/p>\n

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Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik wurde vom deutschen Chemiker\u00a0<\/span>Walther Nernst<\/span><\/strong>\u00a0in den Jahren 1906-12 entwickelt.\u00a0F\u00fcr diese Forschung gewann Walther Nernst 1920 den Nobelpreis f\u00fcr Chemie.\u00a0Daher wird der dritte Hauptsatz der Thermodynamik oft als\u00a0<\/span>Nernst-Theorem<\/span><\/strong>\u00a0oder\u00a0<\/span>Nernst-Postulat bezeichnet<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Wie zu sehen ist, besagt der dritte Hauptsatz der Thermodynamik, dass sich die Entropie eines Systems im thermodynamischen Gleichgewicht\u00a0<\/span>Null n\u00e4hert,<\/span><\/strong>\u00a0wenn sich die\u00a0<\/span>Temperatur Null n\u00e4hert.\u00a0<\/span><\/strong>Oder umgekehrt\u00a0n\u00e4hert<\/strong>\u00a0sich die\u00a0<\/span>absolute Temperatur<\/span><\/strong>\u00a0einer\u00a0<\/span>reinen kristallinen Substanz<\/span><\/strong>\u00a0im thermodynamischen Gleichgewicht\u00a0<\/span>Null an,<\/span><\/strong>\u00a0wenn sich die\u00a0<\/span>Entropie Null n\u00e4hert.<\/span><\/strong><\/p>\n

Der Satz von Nernst Heat<\/span><\/strong>\u00a0(eine Konsequenz des dritten Gesetzes) lautet:<\/span><\/p>\n

Es ist f\u00fcr jeden noch so idealisierten Prozess unm\u00f6glich, die Entropie eines Systems in einer endlichen Anzahl von Operationen auf ihren absoluten Nullwert zu reduzieren.<\/span><\/em><\/p>\n

Mathematisch:<\/span><\/p>\n

\"nernst<\/a><\/p>\n

Der\u00a0<\/span>Nernst-W\u00e4rmesatz<\/span><\/strong>\u00a0wurde sp\u00e4ter von einem deutschen Physiker Max Planck verwendet, um den dritten Hauptsatz der Thermodynamik in Bezug auf Entropie und absoluten Nullpunkt zu definieren.<\/span><\/p>\n

Einige Materialien (z. B. amorphe Feststoffe) haben beim absoluten Nullpunkt keine genau definierte Ordnung.\u00a0In diesen Materialien (z. B. Glas) bleibt auch eine endliche Entropie auf dem absoluten Nullpunkt, da die mikroskopische Struktur des Systems (Atom f\u00fcr Atom) auf unterschiedliche Weise angeordnet werden kann (W \u2260 1).\u00a0Diese konstante Entropie ist als Restentropie bekannt, die die Differenz zwischen einem Nichtgleichgewichtszustand und einem Kristallzustand einer Substanz nahe dem absoluten Nullpunkt darstellt.<\/span><\/p>\n

Beachten Sie, dass die genaue Definition der Entropie lautet:<\/span><\/p>\n

Entropie = (Boltzmannsche Konstante k) x Logarithmus der Anzahl m\u00f6glicher Zust\u00e4nde<\/span><\/strong><\/p>\n

S = k\u00a0<\/span><\/em>B<\/span><\/sub><\/em>\u00a0logW<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

Diese Gleichung, die die mikroskopischen Details oder Mikrozust\u00e4nde des Systems (\u00fcber\u00a0<\/span>W<\/span><\/em>\u00a0) mit seinem makroskopischen Zustand (\u00fcber die\u00a0<\/span>Entropie\u00a0<\/span>S<\/span><\/em><\/strong>\u00a0) in\u00a0Beziehung setzt\u00a0, ist die Schl\u00fcsselidee der statistischen Mechanik.<\/span><\/p>\n

Absoluter Nullpunkt<\/span><\/h2>\n

Absoluter Nullpunkt<\/span><\/strong>\u00a0ist die k\u00e4lteste theoretische Temperatur, bei der die thermische Bewegung von Atomen und Molek\u00fclen ihr Minimum erreicht.\u00a0Dies ist ein Zustand, in dem die Enthalpie und Entropie eines abgek\u00fchlten idealen Gases ihren Minimalwert von 0 erreicht.<\/span><\/p>\n

Mathematisch:<\/span><\/p>\n

lim S\u00a0<\/span>T \u2192 0<\/span><\/sub>\u00a0= 0 \u00a0<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

wo<\/span><\/em><\/p>\n

S = Entropie (J \/ K)<\/span><\/em><\/p>\n

T = absolute Temperatur (K)<\/span><\/em><\/p>\n

Klassischerweise<\/span><\/strong>\u00a0w\u00e4re dies ein Zustand der\u00a0<\/span>Bewegungslosigkeit<\/span><\/strong>\u00a0, aber\u00a0<\/span>die<\/span><\/strong>\u00a0Quantenunsicherheit schreibt vor, dass die Teilchen immer noch eine\u00a0<\/span>endliche Nullpunktsenergie<\/span><\/strong>\u00a0besitzen\u00a0.\u00a0<\/span>Der absolute Nullpunkt<\/span><\/strong>\u00a0wird auf der Kelvin-Skala als 0 K,\u00a0auf der Celsius-Skala als\u00a0<\/span>\u2013273,15 \u00b0 C<\/span><\/strong>\u00a0und\u00a0auf der Fahrenheit-Skala\u00a0als\u00a0<\/span>\u2013459,67 \u00b0 F bezeichnet<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Beziehung zu W\u00e4rmekraftmaschinen<\/span><\/h2>\n

Nach dem\u00a0<\/span>Carnot-Prinzip,<\/span><\/strong>\u00a0das Grenzen f\u00fcr den maximalen Wirkungsgrad einer W\u00e4rmekraftmaschine festlegt, ist der Carnot-Wirkungsgrad. Dieses Prinzip besagt auch, dass der Wirkungsgrad eines Carnot-Zyklus ausschlie\u00dflich von der Differenz zwischen den Warm- und Kalttemperaturspeichern abh\u00e4ngt.<\/span><\/p>\n

\"Carnot-Effizienzformel\"<\/a><\/p>\n

wo:<\/span><\/p>\n