Absolute Entropien und der dritte Hauptsatz der Thermodynamik

Die Entropie ist einzigartig unter den Zustandsfunktionen, da sie einen messbaren absoluten Wert besitzt.

Wir definieren diesen Wert durch die Boltzmann-Beziehung: Die absolute Entropie ist proportional zum natürlichen Logarithmus der Anzahl möglicher Mikrozustände oder Teilchenanordnungen.

Wenn sich ein mit Gas gefüllter Behälter ausdehnt, ermöglicht ein größeres Volumen näher aneinanderliegende Energieniveaus, die selbst bei derselben Temperatur gefüllt werden. Dies erhöht die Gesamtzahl der zugänglichen Mikrozustände und erhöht die Entropie des Systems.

Beim absoluten Nullpunkt hört die gesamte thermische Bewegung auf. In einem perfekt geordneten Kristall richten sich die Atome in einer singulären, eindeutigen Anordnung aus. Da es nur einen möglichen Mikrozustand gibt, ist das natürliche Logarithmus von eins null, was zu null Entropie führt. Dies ist das dritte Gesetz der Thermodynamik.

Der "perfekte Kristall" ist jedoch ein Ideal. In Wirklichkeit kann die Restentropie auch bei null Kelvin bestehen bleiben. Dies geschieht, wenn Moleküle in verschiedenen Orientierungen "eingefroren" werden können, wie etwa Kohlenmonoxidmoleküle, die in zufällige Richtungen zeigen. Diese anhaltende Un