Troisième principe de la thermodynamique 238840 31847574 2008-07-24T12:04:34Z CarsracBot 400947 robot Modifie: [[cs:Třetí termodynamický zákon]] {{à recycler|physique}} {{Principes de la thermodynamique}} Le '''troisième principe de la thermodynamique''', appelé aussi '''principe de Nernst''' ([[1904]]), énonce que : {{Début citation}}À la limite du zéro absolu, ''[[température]] qui ne saurait être atteinte'', l'[[entropie]] d'équilibre d'un système tend vers une constante indépendante des autres paramètres intensifs, constante qui est prise nulle, ''si possible''.{{Fin citation}} Cela donne un sens à une valeur déterminée de l'[[entropie]] (et non pas « à une constante additive près »). Ce principe est irréductiblement lié à l'indiscernabilité quantique des particules identiques. == Un exemple simple : les gaz rares == L'argon est quasiment un [[gaz parfait]] monoatomique. Son [[entropie]] a été calculée dans l'article [[second principe de la thermodynamique, approche statistique]] : un exemple concret. == Un autre exemple simple, mais exotique == L'hélium III : il s'agit ici d'un liquide quantique, qui, pour une température très inférieure à la température de Fermi, n'a pratiquement qu'un seul état possible et donc son entropie est nulle. Par contre, le cristal hélium III a une entropie Nk Ln2 = R Ln2 = 5.74 J/K/mol donc plus grande que celle du liquide. De ce fait, pour liquéfier le solide, il faut extraire de la chaleur : c'est le seul cas connu où la chaleur latente de liquéfaction est négative. En présence d'un très fort champ magnétique, le solide est entièrement polarisé : il n'y a pratiquement qu'un état possible ; le phénomène précédent disparaît : c'est l'effet Pomerantchuk. == Conséquences du troisième principe == Les capacités calorifiques doivent tendre vers zéro, quand T tend vers zéro. Il en est ainsi de la capacité calorifique des cristaux ( loi de Debye) <math>C_P</math> = 3R.(T/T0)^3. Quand la température devient très basse, il reste un résidu, la capacité électronique, qui elle aussi tend vers zéro 3R/2. (T/Te). On ne peut atteindre le zéro absolu. On est plus proche de la physique, si on considère que la bonne variable de température est -1/kT : alors dire que T tend vers zéro, veut dire que cette variable tend vers moins l'infini, ce qui évidemment n'est jamais atteignable. Néanmoins, on sait parler ( mais avec prudence ), de températures négatives. == Historique == [[Walther Hermann Nernst|Nernst]] imagina le troisième principe bien avant la théorie quantique, pour des raisons liées aux mesures aux basses températures. [[William Francis Giauque|Giauque]] (1895-1982) fit de nombreuses mesures qui confirmèrent la théorie de Nernst (par exemple, la valeur résiduelle d'entropie de la [[glace]] dûe à la liaison hydrogène O-H....O). Sa méthode de désaimantation adiabatique lui permit aussi d'atteindre de très basses températures (moins de 1 K). La [[constante de Sackur-Tetrode]] permit de trouver une valeur approximative de la constante de Planck, qui de ce fait se trouva placée au rang de constante universelle pour tous les corps, et donc profondément ancrée dans une théorie de la matière. On sait qu'en 1925, cela se concrétisa avec la création de la mécanique quantique. La production d'atomes froids permet aujourd'hui (depuis 1995) d'atteindre de si basses températures que l'on peut mettre en évidence la notion de gaz parfait quantique de Bose-Einstein (avec bien sûr, des correctifs car le gaz est réel). La notion de gaz de Fermions est évidemment plus commune, puisqu'elle entre en œuvre dans la théorie de la surface de Fermi des électrons, dans les métaux. == Voir aussi == Avec le [[premier principe de la thermodynamique]] et le [[second principe de la thermodynamique]], ce troisième principe suffit à retrouver toute la thermodynamique, science déductive, relative aux phénomènes thermiques et calorifiques. === Articles connexes === *[[Thermodynamique]] {{Portail|chimie|physique}} [[Catégorie:Principe de la thermodynamique]] [[ca:Tercer principi de la termodinàmica]] [[cs:Třetí termodynamický zákon]] [[da:Termodynamikkens 3. lov]] [[de:Nernst-Theorem]] [[en:Third law of thermodynamics]] [[et:Termodünaamika kolmas seadus]] [[fa:قانون سوم ترمودینامیک]] [[gl:Terceira Lei da Termodinámica]] [[he:החוק השלישי של התרמודינמיקה]] [[it:Terzo principio della termodinamica]] [[ja:熱力学第三法則]] [[ko:열역학 제3법칙]] [[nl:Derde wet van de thermodynamica]] [[pl:Trzecia zasada termodynamiki]] [[pt:Terceira lei da termodinâmica]] [[ru:Третье начало термодинамики]] [[sk:Tretia termodynamická veta]] [[sl:Tretji zakon termodinamike]] [[th:กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์]] [[uk:Третій закон термодинаміки]] [[zh:热力学第三定律]]