Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik befasst sich mit der Temperatur eines Systems. Der 3. Hauptsatz wurde von Walter Nernst aufgestellt, nachdem er das Entropieverhalten in der Nähe des absoluten Nullpunkts untersuchte hatte. Seine Untersuchungen zeigten, dass bei reinen, kristallisierten Festkörpern die Entropieänderung bei Annäherung an den absoluten Nullpunkt gegen Null strebt.
Bei einer Temperatur von T = 0 K sollte es keine thermische Bewegung der Teilchen mehr geben. Alle (in ideal kristallinen Stoffen) Teilchen sind dann in einem regelmäßigen, starren Gitter angeordnet. Daher sollten alle Teilchen die gleiche Entropie aufweisen (alle Teilchen haben physikalisch und chemisch die gleiche Umgebung).
Die Gültigkeit des 3. Hauptsatzes kann mithilfe quantenmechanischer Annahmen und Berechnungen bewiesen werden. Experimentell konnte die Gültigkeit des 3. Hauptsatzes bisher nie widerlegt werden, da der absolute Nullpunkt bisher nie erreicht werden konnte.
Anmerkung:
Manchen stellt sich die Frage, warum gerade am absoluten Nullpunkt die Entropie Null sein soll. Aus dem 3. Hauptsatz der Thermodynamik folgt nicht, dass alle Entropien bei T = 0 K gleich null werden. Der 3. Hauptsatz sagt nur, dass alle Stoffe am absoluten Nullpunkt dieselbe Entropie besitzen (keine Bewegung der Teilchen mehr). Erst durch internationale Gremien hat man sich darauf geeinigt, den Wert der Entropie am absoluten Nullpunkt gleich null zu setzten. Den Wert 0 hat man deswegen verwendet, da er “die Lösung der sog. Boltzmann-Gleichung für die Entropie ist Entropie S = k·ln(W)”, wobei W die Möglichkeit der Teilchenanordnung ist. Bei idealer Anordnung ist W = 1, so dass gilt S = 0.