热力学第三定律 (The third law of thermodynamics)是 热力学 的四条基本 定律 之一,其描述的是 热力学系统 在温度趋近于 绝对零度 时趋于 定值 。而对于 完整晶体 ,这个定值为零。由于这个定律是由瓦尔特·能斯特归纳得出后进行表述,因此又常被称为 能斯特定理 能斯特假定 。1923年, 吉尔伯特·路易斯 和梅尔·兰德尔对此一定律重新提出另一种表述。
随着 统计力学 的发展,这个定律正如其他 热力学定律 一样得到了各方面解释,而不再只是由实验结果所归纳而出的经验定律。
这个定律有适用条件的限制,虽然其应用范围不如热力学第一、第二定律广泛,但仍对很多学门有重要意义——特别是在物理化学领域。
对化学工作者来说,以 普朗克 (M.Planck,1858-1947,德)表述最为适用。热力学第三定律可表述为“在 热力学 温度零度(即T=0开)时,一切完美晶体的 值等于零。”所谓“完美晶体”是指没有任何缺陷的规则晶体。据此,利用量热数据,就可计算出任意物质在各种状态( 物态 温度 压力 )的熵值。这样定出的纯物质的熵值称为量热熵或第三定律熵。
热力学第三定律认为,当系统趋近于 绝对温度 零度时,系统等温 可逆过程 的熵变化趋近于零。第三定律只能应用于稳定 平衡 状态,因此也不能将物质看做是 理想气体 绝对零度 不可达到这个结论称做热力学第三定律。

热力学第三定律 潜热

³He和⁴He的熔化曲线在有限压强下都会延伸趋近绝对零度。在熔化曲线上各点表述的条件下,系统会处于固液相平衡。而热力学第三定律要求在温度为绝对零度时(如果能达到),系统的熵(无论物质处于何种物态)为定值。由此,可以推出在绝对零度时(如果能达到),系统熔化的潜热是零。另外,在这一结论基础上,透过克劳修斯- 克拉佩龙方程 可以得到,熔化曲线在绝对零度点的切线斜率为零。
是否存在降低温度的极限?1702年,法国物理学家阿蒙顿已经提到了“ 绝对零度 ”的概念。他从空气受热时体积和 压强 都随温度的增加而增加设想在某个温度下空气的 压力 将等于零。根据他的计算,这个温度即后来提出的摄氏温标约为-239°C,后来,兰伯特更精确地重复了阿蒙顿实验,计算出这个温度为-270.3°C。他说,在这个“绝对的冷”的情况下,空气将紧密地挤在一起。他们的这个看法没有得到人们的重视。直到 盖-吕萨克定律 提出之后,存在绝对零度的思想才得到物理学界的普遍承认。
1848年,英国物理学家 汤姆逊 在确立热力温标时,重新提出了绝对零度是温度的下限。
热力学定律
1906年,德国物理学家 能斯特 在研究低温条件下物质的变化时,把 热力学 的原理应用到低温现象和 化学反应 过程中,发现了一个新的规律,这个规律被表述为:“当 绝对温度 趋于零时,凝聚系 (固体和液体)的熵(即热量除以温度的商)在 等温过程 中的改变趋于零。” 德国著名物理学家 普朗克 把这一定律改述为:“当绝对温度趋于零时,固体和液体的熵也趋于零。”这就消除了熵常数取值的任意性。1912年,能斯特又将这一规律表述为绝对零度不可能达到原理:“不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度。”这就是热力学第三定律。
1940 年R.H.否勒和 E.A.古根海姆还提出热力学第三定律的另一种表述形式:任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K,称为0K不能达到原理。此原理和前面所述及的热力学第三定律的几种表述是相互有联系的。但在 化学热力学 中,多采用前面的表述形式。