لقد راوغتك قليلا، ولكن هذا فقط من أجل التناول السريع للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ذي الأهمية البالغة ما تجاهلته هو قياس الإنتروبي. ذكرت أن التغيرات في الإنتروبي تُقاس من خلال مراقبة الحرارة المضافة إلى عينة ما وملاحظة درجة الحرارة. ولكن هذا يعطينا فقط قيمة «التغير» في الإنتروبي. ما الذي نحصل عليه بالنسبة إلى القيمة الأولية؟

هنا يلعب القانون الثالث دورًا. وكما هي الحال مع القانونين الآخرين، هناك طرق يمكن التعبير بها عن القانون الثالث إما من خلال الملاحظات المباشرة وإما من خواص الديناميكا الحرارية التي ذكرتها، مثل الطاقة الداخلة أو الإنتروبي. ويندرج التعريف التالي للقانون الثالث تحت النوع الأول؛ إذ ينص على أنه لا يمكن الوصول إلى درجة حرارة الصفر المطلق في عدد متناه من الخطوات». ولتلك الصيغة للقانون أهمية بالغة في علم التبريد الشديد، أي الوصول إلى درجات حرارة منخفضة جدًّا، ولكنها ليست ذات صلة مباشرة كبيرة بالكيمياء الفيزيائية. أما الصيغة التي لها صلة مباشرة بالكيمياء الفيزيائية فتحمل المنطق نفسه (ويمكن البرهنة عليها)، ولكنها مختلفة تماما ظاهريًّا، وهي كالتالي: «يتماثل الإنتروبي الخاص بجميع البلورات المثالية عند درجة حرارة الصفر المطلق». وبغرض تسهيل الفكرة. تُقدر القيمة المشتركة هذه بالصفر.

الآن، نحن لدينا نقطة انطلاق لقياس قيم الإنتروبي المطلقة (أو قيم إنتروبي «القانون الثالث»). نقلل درجة الحرارة الخاصة بمادة ما إلى أقرب ما يمكن إلى الصفر المطلق، ثم نقيس الحرارة المتوفرة عند تلك الدرجة. ثم نرفع درجة الحرارة قليلا، ونفعل الشيء نفسه. تستمر تلك السلسلة من الخطوات حتى نصل إلى درجة الحرارة التي عندها نرغب في تسجيل الإنتروبي، الذي هو ببساطة عبارة عن مجموع كل هذه القيم الناتجة عن «قسمة الحرارة على درجة الحرارة». توفر هذه العملية التغير في الإنتروبي ما بين درجة الحرارة الصفرية ودرجة الحرارة المعنية، لكن يكون الإنتروبي عند الأولى صفرا، بمقتضى القانون الثالث، لذا يعطينا التغير القيمة المطلقة الخاصة بالإنتروبي أيضًا. ومن ثم، يلعب القانون الثالث دورًا مهما في الكيمياء الفيزيائية من خلال السماح لنا بتجميع جداول قيم الإنتروبي المطلقة واستخدام تلك القيم لحساب قيم طاقة جيبس. إنه جزء مهم من تركيبة الديناميكا الحرارية الكيميائية، بيد أنه تفصيلة تقنية أكثر من كونه إسهاما يقدم نظرة متبصرة. أم إن هذا غير صحيح؟ أيمكن للقانون الثالث أن يقدم نظرة متبصرة؟

مواضيع ذات صلة

الديناميكا الحرارية الجزيئية

توزيع بولتزمان

العلاقات بين الخواص

الطاقة الحرة

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

القانون الأول للديناميكا الحرارية

Order and entropy

Irreversibility

The Clausius-Clapeyron equation

Internal energy

Entropy

The thermodynamic temperature