החוק השלישי של התרמודינמיקה

למרכיבים של החומר יש אנרגיה קינטית, שמופיעה כסוגים שונים של תנועה מולקולרית, כולל העתקה, סיבוב ורטט בתנועה. ככל שהתנועה המולקולרית רבה יותר, לחומר יש יותר דרכים לפזר את האנרגיה הקינטית בין המרכיבים. זאת אומרת, יש לו מספר רב יותר של מיקרו-מצבים אפשריים.

החוק השלישי של התרמודינמיקה מציין שבאפס קלווין, הידוע גם כאפס המוחלט, האנטרופיה של חומר גבישי טהור היא אפס. באפס קלווין, למרכיבים של גביש אין אנרגיה קינטית ואין תנועה מולקולרית, כך שהם יכולים להיות רק במיקום אחד קבוע. לכן למרכיבים הללו יש מיקרו-מצב יחיד ו-W שווה לאחד.

בפתרון של משוואת בולצמן, האנטרופיה שווה לאפס. יש שתי השלכות מרכזיות לחוק השלישי של התרמודינמיקה. ראשית, בטמפרטורות גדולות מהאפס המוחלט, האנטרופיה של כל החומרים חייבת להיות חיובית.

שנית, כל הערכים של האנטרופיה ניתנים למדידה ביחס לנקודת התייחסות קבועה האנטרופיה באפס המוחלט. על בסיס נקודת ההתייחסות הזו, האנטרופיה המולית התקנית S°היא אנטרופיה של מול אחד של חומר בתנאים תקניים. ערכים של אנטרופיה מולרית תקנית בג'ולים למול קלווין ניתן למצוא בטבלאות הנתונים.

האם לחומר יש אנטרופיה מולרית גבוהה או נמוכה תלוי בכמה גורמים, כולל מצב הצבירה של החומר, המסה המולרית שלו והצורה הספציפית של החומר. כשחומר עובר ממצב מוצק לנוזל ולגז, האנטרופיה גדלה כי יש יותר מיקרו-מצבים כתוצאה מהתנועה המולקולרית