Termofysiikan perusteet, Ismo Napari ja Hanna Vehkamäki, 2013.

4.11. TERMODYNAMIIKAN PÄÄSÄÄNNÖT: SUPPEA KOOSTE 59Tämä ns. Nernstin laki tunnetaan usein termodynamiikan kolmantenapääsääntönä. Se on saanut pääsäännön aseman siksi, että se ei ole johdettavissaensimmäisestä ja toisesta pääsäännöstä.Planck esitti kolmannesta pääsäännöstä hieman vaativamman muodon:lim S = 0, (4.76)T→0jonka mukaan myös entropian absoluuttinen arvo menee nollaan, kun T → 0.Jos entropia käsitetään aineen järjestyksen mittana, on yhtälön (4.76) vaatimusjärkevä: absoluuttisessa nollapisteessä aine on täysin järjestynyt, eikä entropiavoi enää pienetä. Kuitenkin, jos makroskooppinen määrä aineen molekyylejämiehittää alinta energiatilaa kun T = 0, ei entropia tarkkaan ottaen voi ollanolla. Eräät aineet voivat myös jäädä hyvin pitkäikäiseen metastabiiliin tilaan,jossa entropia ei saavuta alinta arvoaan.Termodynamiikassa kolmannella pääsäännöllä on sopimusluonteinen asema,mutta tilastollisessa mekaniikassa se voidaan perustella mikroskooppisestanäkökulmasta.4.11 Termodynamiikan pääsäännöt: suppea koosteHyvin lyhyesti ilmaistuna termodynamiikan pääsäännöt ovat seuraavat:• Nollas pääsääntö: Jos kaksi kappaletta on erikseen termodynaamisessatasapainossa kolmannen kanssa, ovat ne tasapainossa myös keskenään.• Ensimmäinen pääsääntö: Energia säilyy.• Toinen pääsääntö: Lämpö ei siirry spontaanisti alemmasta lämpötilastakorkeampaan lämpötilaanVaihtoehtoisesti: Suljetun systeemin entropia maksimoituu tasapainotilassa.• Kolmas pääsääntö: Lähestyttäessä absoluuttista nollapistettä entropianmuutokset reversiibeleissä prosesseissa häviävät.Lukijan on erityisesti pidettävä mielessä, että varsinkin toisella pääsäännölläon useita keskenään ekvivalentteja muotoja, ja tässä on lueteltu vain lyhyet,epätäsmälliset muistisäännöt.4.12 Pisaran tarina, osa 1: taustaa ja tasapainoehdottermodynamiikan toisen pääsäännön avulla(˜8.8)4.12.1 Pisaranmuodostus ja ilmakehäIlma jota hengitämme on monimutkainen kokonaisuus kaasuja sekä kiinteitäja nestemäisiä hiukkasia, joista viimeisiä kutsutaan myös pisaroiksi, erityisesti