Les lois de la thermodynamique expriment le comportement de l’énergie dans les systèmes naturels tel qu’exprimé dans notre univers. Il existe trois lois de la thermodynamique plus une loi zéro. La première loi de la thermodynamique est appelée loi de conservation de l’énergie. Il dit que l’énergie dans l’univers reste constante. La deuxième loi de la thermodynamique dit que la chaleur ne peut pas être transférée d’un corps plus froid à un corps plus chaud et que l’entropie de l’univers ne diminue pas. La troisième loi de la thermodynamique, en termes simples, dit qu’il est impossible d’atteindre le zéro absolu. Et la loi zéro dit que deux corps en équilibre thermique avec un troisième corps sont en équilibre thermique l’un avec l’autre.
La troisième loi de la thermodynamique a commencé avec le soi-disant théorème de la chaleur, Wärmetheorem en allemand, a été atteint en 1906 par Walther Hermann Nernst, qui avait reçu une nomination au deuxième institut chimique de l’Université de Berlin et un membre permanent de l’Académie prussienne de Sciences l’année précédente. La troisième loi est parfois connue sous le nom de postulat de Nernst ou de théorème de Nerst.
Ce théorème et l’article d’Einstein de 1907 montrant que la mécanique quantique prédit que les chaleurs spécifiques des solides tendront vers le zéro absolu lorsqu’elles atteindront des températures voisines du zéro absolu semblaient se renforcer mutuellement. C’était important pour Nernst parce que son théorème n’était pas clairement une troisième loi de la thermodynamique parce qu’il ne pouvait pas être déduit des deux premières lois de la thermodynamique, mais il a estimé que l’article d’Einstein et les travaux de mécanique quantique de Max Planck aidaient à renforcer les affirmations de son théorie pour être en fait une troisième loi de la thermodynamique néanmoins.
Nernst a remporté le prix Nobel de chimie en 1920 pour ce travail, mais il y avait une controverse à ce sujet. Le chimiste américain Theodore Richards a affirmé qu’il avait découvert, plutôt que Nernst, la troisième loi de la thermodynamique, comme l’indique l’interprétation possible des graphiques dans un article qu’il a écrit en 1902. L’ancien ami de Nernst Svante Arrhenius, déjà en désaccord avec Nernst sur un différend antérieur, a été introduit dans la discussion par Richards et a déployé de grands efforts pour s’opposer à ce que Nernst reçoive le prix Nobel pour ce travail.
La troisième loi de la thermodynamique est également énoncée en utilisant des termes différents. Par exemple, « à la température du zéro absolu, l’entropie atteint le zéro absolu ». Ou « un nombre fini d’étapes ne peut pas être utilisé pour atteindre le zéro absolu ». Ou « si le mouvement thermique des molécules devait cesser, alors l’état de zéro absolu se produirait. » Ou L’entropie et les processus du système cessent lorsqu’un système s’approche du zéro absolu.