Третій закон термодинаміки

Теорема Нернста базується на квантовомеханічних уявленнях. У класичній фізиці ентропія визначена з точністю до сталої, тому можна стверджувати лише те, що при нульовій температурі ентропія набуває мінімального значення. Згідно з квантовою механікою при абсолютному нулі температури фізичне тіло перебуває в основному стані. Такий стан єдиний. Оскільки

${\displaystyle S=k{\text{ln}}\Gamma \,}$,

де S — ентропія, k — стала Больцмана, Γ — кількість можливих станів, ентропія системи дорівнює нулю.

Внаслідок теореми Нернста при абсолютному нулі нульове значення мають також і ряд інших термодинамічних величин, наприклад: теплоємність і коефіцієнт теплового розширення. До нуля прямують як теплоємність при сталому об'ємі c_V, так і теплоємність при сталому тиску c_P, при чому

${\displaystyle {\frac {c_{P}-c_{V}}{c_{P}}}\rightarrow 0}$.

У рівноважній системі можна відібрати у вигляді тепла тільки певну кількість енергії, при цьому термодинамічна температура прямує до нуля, а ентропія зменшується до певного значення ${\displaystyle S_{0}\,}$, яке: 1) дорівнює нулю у випадках однокомпонентних та впорядкованих багатокомпонентних фаз; 2) є додатнім і залежить тільки від числа компонентів у випадку невпорядкованих багатокомпонентних фаз. По суті третій закон термодинаміки визначає абсолютне значення ентропії при Т = 0 К. (Дивіться Ентропія змішування)