maz. Kristalin enerjisi azaldıkça, her bir atomun kendine has titreşimleri sıfıra düşer. Bu noktada, kristalin hiçbir parçası kendine has değildir. Bu yüzden, özü olan tek bir şeye dönüşür. Bu yasa, herhangi bir diğer sıcaklıkta entropinin belirlenmesi için mutlak bir referans oluşturur. Bir sistemin entropisindeki herhangi bir artış, ki bu sıfır noktasına göre belirlenir, bu sistemin mutlak entropisidir. Matematiksel olarak, sıfır sıcaklıkta bir sistemin mutlak entropisi, temel durumların doğal log numarası ile Boltzmann sabiti (k=1.38x10 JK) çarpımıdır.

formula_2
Nernst’in teoreminin tanımına göre, temel durumun kendine has olması şartı ile bir ideal kristal örgüsünün entropisi sıfır olarak tanımlanır, çünkü ln(1)=0’dır. Eğer sistem bir milyar atomdan oluşursa, hepsi birbirine benziyorsa, ve bir ideal kristalin matrisinde yer alıyorsa, bir seferde alınan bir milyar özdeş şeyin permütasyonlarının sayısı Ω = 1’dir. Bu yüzden:

formula_2
Farklılık sıfırdır; bu yüzden ilk entropi S0, diğer tüm bunun gibi hesaplamalar onu ilk entropi olarak içerirse, herhangi bir seçilmiş değer olabilir. Sonuç olarak, sıfırın ilk entropi değeri seçilir. S0=0 söylemi kolaylık için kullanılır.

formula_6

formula_7

formula_8

formula_9

formula_10

formula_11
Kendine has temel duruma sahip olmayan bir sistem örneği; net dönüşü yarı tam sayı olan sistemdir, ki bunun için zaman çevrimi simetrisi iki dejenere olmuş temel durum verir. Böyle sistemler için, sıfır sıcaklıktaki entropi en az kB*ln(2)’ dir (makroskobik ölçekte önemsizdir). Bazı kristal sistemleri geometrik bozukluk gösterir. Bu noktada, kristal örgünün yapısı kendine has bir temel durumun ortaya çıkmasını engeller. Temel durumdaki helyum (basınç altında değilse) sıvı kalır. 
Ayrıca, camlar ve katı solüsyonlar 0 K’da büyük entropi tutarlar; çünkü bunlar, içinde denge dışında olmak zorunda kaldıkları neredeyse dejenere olmuş durumların büyük koleksiyonlarıdır. Bir diğer denge dışında olmak zorunda olan, neredeyse dejenere olmakta olan birçok temel duruma sahip katı örneği proton düzensizliği olan buz (Ih) dur. 
Mutlak sıfırdaki entropinin sıfır olması için, ideal bir şekilde dizilmiş kristalin manyetik momentleri ideal bir şekilde dizilmiş olmalıdır. Entropik perspektiften, bu ideal kristalin tanımının bir parçası olarak düşünülebilir. Sadece ferromanyetik, anti-ferromanyetik ve diyamanyetik maddeler bu durumu sağlayabilir. 0 K’ da paramanyetik kalan maddeler, aksine, birçok neredeyse dejenere temel durumlara sahip olabilir (örneğin, spin camı), veya dinamik yanlış dizilimi koruyabilir (bir kuantum spin sıvısı)

İç dengede kapalı bir sistem düşünün. Sistem dengede olduğu için tersinmez bir süreç yoktur ve bu yüzden entropi üretimi sıfırdır. Isıtma sırasında maddede mevcut sıcaklık eğimleri meydana gelir, ama eğer ısı yavaş yavaş verilirse ilgili entropi üretimi düşük tutulabilir. Eklenen ısı δQ nedeniyle entropi artışı o zaman Termodinamiğin ikinci yasasının ikinci bölümü ile verilir. Bu bölüm, tersinir bir süreçten geçen bir sistemin entropi değişimini şu şekilde ifade eder: 

Şimdi üçüncü yasanın matematiksel formülasyonuna geldik. Üç adım bulunmaktadır:
1: "T"→0 limitinde denklem (4)teki integral sınırlıdır. Öyle ki "T"=0 olarak alabiliriz ve şu şekilde yazabiliriz:

2: "S"(0,"X")) değeri "X" ten bağımsızdır. Matematiksel şekli:

Denklem (5) daha da basitleştirilebilir:

Eşitlik (6) şu şekilde de formulize edilebilir:

Yani; mutlak sıfırda bütün izotermal süreçler sabit bir entropidedir. Denklem (8) üçüncü yasanın matematiksel formülasyonudur. 
3: Birinin entropinin sıfırını seçme hakkı olduğu için şu şekilde almak daha uygundur:

Böylece denklem (7) son şeklini alır:

Denklem (9)’un fiziksel anlamı, entropinin sıfırının uygun seçiminden daha derindir. Bunun sebebi, daha önce açıklandığı gibi sıfır kelvindeki ideal dizilimdir.

Mutlak sıfır elde edilebilir mi?
Üçüncü yasa şu ifadeye eşdeğerdir: 
“Ne kadar idealleştirilmiş olursa olsun, herhangi bir sürecin bir sistemin entropisini sınırlı işlemlerle mutlak sıfır değerine indirgemesi imkansızdır.”
Üçüncü yasaya göre neden "T"=0 ulaşılamadığı şu şekilde açıklanmaktadır: Varsayalım ki parametre "X" "X" den "X" e değiştirilerek bir maddenin ısısı sabit entropide bir süreçte azaltılabilir. Manyetik alanın kontrollü bir şekilde açılıp kapatıldığı çok aşamalı bir nükleer demanyetizasyon düşünülebilir. Eğer mutlak sıfırda bir entropi değişikliği olsaydı, "T"=0 sınırlı sayıda adımlar ile ulaşılabilirdi. Bununla beraber, "T"=0 ’da bir entropi değişikliği yoktur. Bu yüzden sonsuz sayıda adıma ihtiyaç olurdu. Süreç Fig.1’de gösterilmektedir.

Öz ısı

Varsayalım ki düşük sıcaklık bölgesinde bir örneğin ısı kapasitesi "C"("T,X")="C"T ile tahmin edilebilir. O zaman;

"T"→0 gelmektedir: sabit ısı kapasiteli bir gaz mutlak sıfıra giderken termodinamiğin üçüncü yasasını ihlal eder.
Bu çelişki şu şekilde çözülür: Belirli bir sıcaklıkta maddenin kuantum doğası davranışı domine etmeye başlar. Fermi parçacıklar Fermi-Dirac istatistiğini ve Bose parçacıkları Bose-Einstein istatistiğini takip eder. Her iki durumda da düşük sıcaklıklarda ısı kapasitesi artık sıcaklıktan bağımsız değildir. Bu, ideal gazlar için bile geçerlidir. Fermi gazları için:

Fermi sıcaklığı "T" şu şekilde formul ile verilir:

Denklem (14) ve (16) ile verilen öz ısılar denklem (12)’yi karşılar.

Buhar Basıncı
Mutlak sıfıra yakın tek sıvılar He ve He’dir. Bunların buharlaşma ısıları şu eşitlikte verilen limit değere sahiptir:

"L" ve "C" sabittir. Kısmen sıvı ve kısmen gaz ile dolu bir konteynır düşünürsek, sıvı-gaz karışımının entropisi şu şekilde gösterilir:

Burada "S"(T) sıvının entropisidir ve "x" gaz fraksiyonudur. Sıvı-gaz geçişi ("x" ’in 0’dan 1’e geçişi) sırasındaki entropi değişimi "T"→0 limitinde sapar. Bu, denklem (8)’i ihlal eder. Doğa bu paradoksu şu şekilde çözer: 50 mK’nin altındaki sıcaklıklarda buhar basıncı o kadar düşüktür ki gaz yoğunluğu evrendeki en iyi vakumdan daha azdır. Yani; 50 mK’nin altında sıvının üstünde gaz yoktur.

Gizli Erime Isısı
He ve He ‘ün erime eğrileri sonlu basınçta mutlak sıfıra çekilir. Erime basıncında sıvı ve katılar eşittir. Üçüncü yasa; T=0’da sıvı ve katıların entropilerinin eşit olmasını istemektedir. Sonuç olarak, gizli erime sıcaklığı sıfırdır ve erime eğrisinin eğimi sıfır olarak tahmin edilir. Bu, Clausius- Clapeyron eşitliğinin sonucudur.

Termal Genleşme Katsayısı

Maxwell ilişkisi :

Ve denklem (8)’de gösterilen "X"="p" :

Dolayısı ile, bütün maddelerin termal genleşme katsayısı sıfır kelvin’de sıfıra gitmelidir.





Bilim insanı

Bilim insanı ya da bilimci, evrene ilişkin olgulara ve değişkenlere yönelik bilimsel veri elde etme yöntemlerini kullanarak sistematik bir şekilde bilgi elde etmeye çalışan kişidir. Daha sınırlı anlamda ise bilimsel yöntem kullanan bir bireydir. Kişi bilimin bir veya birden fazla alanında uzman olabilir. Bilim insanları; fiziksel, matematiksel ve sosyal alanlar da dâhil olmak üzere bilimin tüm alanlarında araştırmalar yaparlar. Onlar olaylar hakkında soru soran ve bu soruları sistematik olarak cevaplama yoluna giden insanlardır. Doğaları gereği meraklı ve iyi organize insanlardır. Diğer insanların aksine, bilim insanları bir şeyleri gözlemleme yeteneğine ve gözlemlediklerinde bir şeyler görebilme yetisine sahip olurlar.

Bilim ve teknoloji insan varlığını mühendislik sürecinde niteler. Bir meslek olarak bugün bilim insanı yaygın olarak icra edilir. Bilim insanlığı kuramcılığı ve deneyciliği de içine alır. Kuramcı genellikle var olan bilgilerle yeni modellemeler yapar, yeni sonuçlar tahmin eder. Deneyci ise yeni modellemeleri gözlem yaparak test eder. Bu iki kavram arasında pek bir ayrım yoktur ve bilim insanı genellikle iki kavramı icra eder. 
Matematik genellikle bilimle gruplandırılır. Bazı büyük fizikçiler aynı zamanda çok iyi matematikçilerdi. Belirgin bir sınır olmadan teorik bilim insanlarından ampirik bilim insanına bir süreklilik vardır. Kişilik, eğitim ve mesleki aktivite açılarından teorik fizik ve uygulamalı matematik arasında küçük farklar vardır. 
Bilim insanlığına birkaç nedenden ilgi duyulabilir. Birçoğu dünyamızın nasıl bu duruma geldiğini anlamayı arzular. Gerçeklik konusunda büyük merak sergilerler. Diğer ilgi duyma sebebi, akranları tarafından anlaşılmak ya da bilgilerini insanların sağlığına, yararına, uluslara, doğaya, endüstriye uygulamak ister. Bilim insanları için motivesi düşük olma nedenlerinden birisi ise finansal problemlerdir. Bilimsel araştırma yapan kişiler, diğer meslektekilerle kıyaslandığında, onlarla aynı bilgi, birikim, performans sergilemesine karşın daha az maaş alırlar.

İngiliz filozof ve bilim tarihçisi William Whewell 1833'te “bilim insanı” terimini icat etti ve bunu yazılarında anonim olarak kullandı. Whewell’in bu kavramı biraz satiriktir çünkü bu yeni literatüre kazandırdığı kelime ile doğal bilgi ve bilimin diğer formlarındaki kavramın arasındaki sınırın hızlı bir şekilde büyümesine bir tepkiydi. Whewell bilimde ayrılma ve parçalanma eğiliminin arttığını yazdı. Kimyacı, matematikçi natüralist genel anlamıyla ‘’filozof’’ gibi kavramlar artık bilimle uğraşan grupları, deneyci filozofların uyarıları olmadan bir araya getirmeye yetmiyordu. İngiliz Bilim Derneği "(British Association for the Advancement of Science)" üyeleri yaptıkları toplantılarda yeterli bir ifadenin olmayışından şikayet ediyorlardı. Whewell hazırladığı bir raporda kendisine de gönderme yaparak, “Bazı dahiyane insanlar bilim kelimesini sanatçı ile kıyaslama yoluyla şekillendirebileceğini düşünüyor. Bu kavramları vicdan olamadan özgürleştirmekte endişe edecek bir şey yok ki zaten bizler ekonomist ve ateist gibi kelimeleri bağdaştırdık fakat bu durum makbul değildir.” ifadesinde bulunmuştu.

Whewell o kelimeyi bu sefer daha ciddi bir şekilde önerdi ve anonim olmadan kullandı (1840): “Doktor kelimesini fizik için kullanamadığımızdan, fizikçi kelimesini türettim. Genel olarak bilimin yetiştiricilerini tanımlamak için özel bir isme ihtiyacımız vardır. Bilim insanı demeliyim. Nasıl müz