热力学第三定律

瓦爾特·能斯特

这個定律是由瓦尔特·能斯特归纳得出，并提出其表述，因此又常被称为「能斯特定理」或「能斯特假定」。

热力学第三定律（the third law of thermodynamics）一般有三种表述 ：

（1）能斯特定理：系统的熵在等温过程中的改变随绝对温度趋于0。这个等温过程可以是某个参数改变引起的，也可以是相变或化学反应引起的。

（2）系统的熵随绝对温度趋于0.

（3）不可能通过有限的步骤使物体冷却到绝对零度。

觀察一个内部處於热力学平衡的封闭系统。由于系统处于平衡，其内部进行的过程均可逆，因此全系統的熵的增加为零。

绝对零度是不可达到的

当温度趋近绝对零度时，只有熵不是常值时，才能通过有限的过程达到，否则是不可能的

由热力学第三定律我们可以得出，无论通过多么理想化的过程，都不可能透过有限次数的操作将任意一个热力学系统的温度降到绝对零度。

当温度趋近绝对零度时，只有熵不是常值时，才能通过有限的过程达到，否则是不可能的

由热力学第三定律我们可以得出，无论通过多么理想化的过程，都不可能透过有限次数的操作将任意一个热力学系统的温度降到绝对零度。

³He和⁴He的熔化曲线在有限压強下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。

热膨胀系数定义为${\displaystyle \alpha _{V}={\frac {1}{V_{m}}}\left({\frac {\partial V_{m}}{\partial T}}\right)_{p}.}$。

考虑麦克斯韦关系，${\displaystyle \left({\frac {\partial V_{m}}{\partial T}}\right)_{p}=-\left({\frac {\partial S_{m}}{\partial p}}\right)_{T}}$

和式(8)取 X为p时的情况，

可以看出${\displaystyle \lim _{T\rightarrow 0}\alpha _{V}=0.}$，即对于任何材料，当温度趋于绝对零度时，其热膨胀系数也会趋于零。

2017年3月14日，倫敦大學學院物理學者強納森·歐本海姆（Jonathan Oppenheim）與路易斯·馬撒納斯（Lluis Masanes）發表論文首次數學證實絕對零度不可能達到原理（即热力学第三定律），並且設定了冷卻熱力系統的速度限制。

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