Une université espagnole résout un problème vieux de 100 ans et réfute le concept d'Einstein.

Le professeur José María Martín Olalla de l'Université de Séville a publié un article dans lequel il résout un problème survenu il y a 120 ans dans le domaine de la thermodynamique , corrigeant ainsi une idée avancée il y a plus d'un siècle par Albert Einstein , selon l'Université de Séville.

Le théorème de Nernst , une observation expérimentale générale présentée en 1905 qui établit que les échanges d'entropie tendent vers zéro lorsque la température tend vers zéro , a été directement lié à la deuxième loi de la thermodynamique dans un article publié dans la revue « The European Physical Journal Plus », dont le seul auteur est le professeur Martín Olalla.

En plus de résoudre un problème posé il y a 120 ans, la démonstration élargit les conséquences associées à la deuxième loi de la thermodynamique , principe qui établit l’augmentation de l’entropie de l’univers .

Le problème du théorème de Nernst est apparu au début du XXe siècle, lorsque les propriétés générales de la matière ont été étudiées à des températures proches du zéro absolu (273 degrés sous zéro). Walther Nernst a reçu le prix Nobel de chimie en 1920 pour ces études .

Pour expliquer ses résultats, Nernst a soutenu que le zéro absolu devait être inaccessible car sinon il serait possible de construire une machine qui, en utilisant le zéro absolu comme liquide de refroidissement, convertirait toute la chaleur en travail, ce qui irait à l'encontre du principe d'entropie croissante, et il a ainsi prouvé son théorème en 1912.

Immédiatement après, Einstein réfuta cette démonstration en soulignant qu'une telle machine hypothétique ne pouvait pas être construite en pratique et, par conséquent, ne pouvait pas remettre en question la validité du principe d'entropie croissante .

Ainsi, Einstein a séparé le théorème de la deuxième loi de la thermodynamique et l'a associé à une troisième loi, indépendante de la seconde, une idée qui est réfutée par l'étude de Martín Olalla.

Dans la démonstration présentée, le professeur Martín Olalla introduit deux nuances qui ont été omises par Nernst et Einstein : le formalisme de la deuxième loi de la thermodynamique exige, d'une part, l'existence de la machine imaginée par Nernst, et, d'autre part, impose que cette machine soit virtuelle ; la machine ne consomme pas de chaleur, ne produit pas de travail et ne remet pas en cause la deuxième loi.

La concaténation des deux idées nous permet de conclure que les échanges d'entropie tendent vers zéro lorsque la température tend vers zéro - ce qui est le théorème de Nernst - et que le zéro absolu est inaccessible.

Martín Olalla souligne qu'un « problème fondamental en thermodynamique est de distinguer la sensation de température, les sensations de chaud et de froid, du concept abstrait de température en tant que grandeur physique », et ajoute :

Dans la discussion entre Nernst et Einstein, la température n'était qu'un paramètre empirique : la condition du zéro absolu était représentée par la condition que la pression ou le volume d'un gaz devienne proche de zéro. Formellement, le deuxième principe de la thermodynamique donne une idée plus concrète de ce qu'est le zéro naturel de température . Cette idée n'est liée à aucune sensation, mais à cette machine imaginée par Nernst, mais qui doit être virtuelle. Cela modifie radicalement l'approche de la démonstration du théorème.

L'étude souligne que la seule propriété générale de la matière proche du zéro absolu qui ne peut pas être reliée à la deuxième loi de la thermodynamique est la disparition des capacités thermiques , également compilée par Nernst en 1912.

Cependant, Martín Olalla propose une formalisation différente : « Le deuxième principe contient l’idée que l’entropie est unique au zéro absolu. L’annulation des chaleurs spécifiques ajoute simplement que cette valeur unique est nulle. Cela ressemble davantage à un ajout important qu’à un nouveau principe. »