熱力学第三法則

🧠 熱力学第三法則third law of thermodynamics 熱力学第三法則（third law of thermodynamics）third law of thermodynamics（熱力学第三法則） は完全結晶のエントロピーを絶対零度 absolute zero 絶対零度（absolute zero） absolute zero（絶対零度） で0とする。 0 Kは有限回の操作では到達できない。

絶対零度を基準にする

完全結晶の基底状態 ground state 基底状態（ground state） ground state（基底状態） が一意であるとき、絶対零度absolute zero 絶対零度（absolute zero）absolute zero（絶対零度） でエントロピーを0と定められる。この基準により熱容量を0 Kから積分して絶対エントロピーを求められる。

熱力学第三法則を表す式

0 KでS=0と置けるのは基底状態 ground state 基底状態（ground state） ground state（基底状態） が一意な完全結晶である。

完全結晶のエントロピー

絶対零度absolute zero 絶対零度（absolute zero）absolute zero（絶対零度） へ有限回の操作で到達することはできない。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='absolute zero'>絶対零度</span>を基準にする"] --> B
  B["完全結晶のエントロピー"] --> C
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='absolute zero'>絶対零度</span>へ有限回の操作で到達することはできない"] --> D
  D["残余エントロピーという例外"]

残余エントロピーという例外

完全結晶の$0,\mathrm{K}$に$S=0$を置く第三法則 third law 第三法則（third law） third law（第三法則） は、エントロピーの絶対基準を与える。また、有限回の操作では絶対零度 absolute zero 絶対零度（absolute zero） absolute zero（絶対零度） へ到達できない。第三法則third law 第三法則（third law）third law（第三法則） で得た絶対エントロピーは、第二法則second law第二法則（second law）second law（第二法則）に基づく反応や相転移のエントロピー変化の計算に使われる。

絶対エントロピーを温度に沿って計算できる基礎になる。凍結した配向など複数の基底状態 ground state 基底状態（ground state） ground state（基底状態） が残る物質では残余エントロピーがあり、理想的な完全結晶という条件から外れる。

まとめ

生物を含む系の熱力学では、保存則とエントロピー・自由エネルギーfree energy 自由エネルギー（free energy）free energy（自由エネルギー） の制約 Limitations 制約（Limitations） Limitations（制約） を同時に扱う。¹²

• 0 Kの完全結晶のエントロピーを0とする。エントロピーの絶対基準を与える。
• 絶対零度absolute zero 絶対零度（absolute zero）absolute zero（絶対零度） へ有限回の操作で到達することはできない。
• 絶対エントロピーを温度に沿って計算できる基礎になる。