열역학제3법칙

열역학 제 3법칙

열역학 제3법칙
고체가 일정한 압력에서 절대 온도 영으로부터 그 녹는 점보다는 낮은 어떤 온도 T까지 변환한다고 생각해 보자. 즉 고체(0°K.p). 엔트로피변화는 다음과 같이 주어진다.
S = S -S =∫C dT /T
S = S +∫C dT/T ...1
엔트로피는 온도에 따라 증가할 뿐이므로 1번식의 적분항은 양수이다.따라서 0°K
에서는 엔트로피가 최소로 가능한 값 S 를 갖는다. 이보다 높은 온도에서는 어떤 온도에서나 그 엔트로피가 S 보다 크게 된다. 1913년에 M.Planck는 순수하고 완전한 결정체는 모두 그 S 의 값이 영이라고 말하였다. 이것이 열역학 제3법칙이다. 즉 순수하고 완전한 결정체의 엔트로피는 절대온도 영도에서 영이다.
열역학 제3법칙을 1번식에 적용시키면 다음과 같다.
S =∫C dT/T ...2
여기서 S 는 온도 T와 압력 p에서의 고체의 제3법칙 엔트로피라고 부르며,또 간단히 엔트로피라고도 부른다. 압력이 1기압인 경우에는 이 엔트로피 역시 표준 엔트로피 S 가 된다. 표(1)은 여러 가지 종류의 물질에 대한 엔트로피 값을 뽑은 것이다.
집합상태가 변화(녹거나 증발)할 때는 엔트로피가 증가하므로,액체나 기체의 엔트로피를 계산하려면 이러한 기여를 포함시켜야 한다. 녹는점보다는 높은 온도에서의 액체의 표준 엔트로피는 다음과 같다.
S =∫C°(s)dT/T + H°/T +∫C°(l)dT/T ...3
마찬가지로 끓는점 위에서의 기체에 대해서는 다음과 같이 된다.
S =∫C°(s)dT/T + H°/T +∫C°(l)dT/T+ H°/T +∫C°(g)dT/T ...4
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