{"id":262144,"date":"2026-10-15T09:05:02","date_gmt":"2026-10-15T07:05:02","guid":{"rendered":"https:\/\/cimne.com\/estudi-tercera-llei-termodinamica-models-termoelastics\/"},"modified":"2026-10-15T11:23:49","modified_gmt":"2026-10-15T09:23:49","slug":"estudi-tercera-llei-termodinamica-models-termoelastics","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cimne.com\/ca\/estudi-tercera-llei-termodinamica-models-termoelastics\/","title":{"rendered":"Un estudi identifica limitacions relacionades amb la tercera llei de la termodin\u00e0mica en models termoel\u00e0stics habituals"},"content":{"rendered":"<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-262138 aligncenter\" src=\"https:\/\/cimne.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/20261014_Paper_Thermoelasticity_fig_miniature_CIMNE-1024x576.jpg\" alt=\"Configuraci\u00f3 de refer\u00e8ncia \u212c\ud835\udc45 i configuraci\u00f3 actual \u212c\ud835\udc61 en l'instant temporal \ud835\udc61 amb la definici\u00f3 de variables termoel\u00e0stiques: mapa de fibres \ud835\udc6d, mapa d'\u00e0rea \ud835\udc6f, mapa de volum \ud835\udc3d, temperatura \ud835\udf03 i entropia \ud835\udf01.\" width=\"748\" height=\"421\"><\/p>\n<p><strong>Els models constitutius poden complir la primera i la segona llei de la termodin\u00e0mica i, alhora, ser incompatibles amb la tercera<\/strong>. Aquesta \u00e9s la principal conclusi\u00f3 d&#8217;un <a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/pii\/S0022509625003461?via%3Dihub#sec5\">estudi <\/a>elaborat per investigadors del Centre Internacional de M\u00e8todes Num\u00e8rics en Enginyeria (CIMNE) i de la <a href=\"https:\/\/www.swansea.ac.uk\/\">Swansea University<\/a>, publicat a la revista cient\u00edfica <em><a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/journal\/journal-of-the-mechanics-and-physics-of-solids\">Journal of the Mechanics and Physics of Solids.<\/a><\/em> <\/p>\n<p>En concret, la recerca analitza alguns dels sup\u00f2sits habituals sobre com la calor espec\u00edfica influeix en la descripci\u00f3 matem\u00e0tica dels materials sotmesos a deformacions extremes i canvis de temperatura, i proposa un marc alternatiu per simular aquestes situacions.<\/p>\n<p>L&#8217;article, titulat<em><a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.jmps.2025.106372\"> Finite strain thermoelasticity and the Third Law of thermodynamics<\/a><\/em>, est\u00e0 signat pel professor <a href=\"https:\/\/cimne.com\/ca\/sobre-nosaltres\/directori\/perfil-membre\/?id=2184\">Javier Bonet<\/a>, director general i investigador del CIMNE, i pel doctor <strong><a href=\"https:\/\/www.swansea.ac.uk\/staff\/a.j.gil\/\">Antonio J. Gil<\/a><\/strong>, professor del <a href=\"https:\/\/www.swansea.ac.uk\/science-and-engineering\/research\/zienkiewicz-institute-for-modelling-data-ai\/\">Zienkiewicz Institute for Modelling, Data and AI<\/a>, de la Facultat de Ci\u00e8ncies i Enginyeria de la Swansea University, a Gal\u00b7les.<\/p>\n<p>Els models constitutius descriuen <strong>com responen els materials a les condicions externes<\/strong>, relacionant magnituds com la tensi\u00f3, la deformaci\u00f3 i la temperatura. S\u00f3n fonamentals en la mec\u00e0nica computacional de s\u00f2lids, especialment a l&#8217;hora de simular comportaments termomec\u00e0nics complexos. <\/p>\n<p>En la termoelasticitat de deformacions finites, habitualment s&#8217;assumeix que la calor espec\u00edfica, que descriu com varia l&#8217;energia d&#8217;un material amb la temperatura per a un estat determinat, \u00e9s constant o dep\u00e8n \u00fanicament de la temperatura.<\/p>\n<p>En el seu article, Bonet i Gil demostren matem\u00e0ticament que<strong> aquests sup\u00f2sits imposen restriccions importants quan es considera la tercera llei de la termodin\u00e0mica<\/strong> i poden comprometre la coher\u00e8ncia termodin\u00e0mica dels models.<\/p>\n<p>La tercera llei de la termodin\u00e0mica estableix que, en sistemes amb un estat fonamental no degenerat, l&#8217;entropia ha de tendir a zero quan la temperatura s&#8217;aproxima al zero absolut (0 K). Els autors demostren que, en canvi, els <strong>models que assumeixen una calor espec\u00edfica positiva i constant prediuen una entropia que tendeix a l&#8217;infinit negatiu en aquest l\u00edmit.<\/strong> <\/p>\n<p>\u00abLa tercera llei imposa restriccions a l&#8217;acoblament termomec\u00e0nic (thermomechanical coupling) que els models constitutius convencionals no sempre tenen en compte\u00bb, explica Bonet, que tamb\u00e9 forma part del <a href=\"https:\/\/cimne.com\/ca\/recerca\/clusters-de-recerca\/mecanica-estructural-particules\/\">cl\u00faster de recerca de Mec\u00e0nica Estructural i de Part\u00edcules<\/a> del CIMNE.<\/p>\n<h2><strong>Un marc alternatiu per a la termoelasticitat<\/strong><\/h2>\n<p>A partir d&#8217;aquestes conclusions, els investigadors proposen un marc constitutiu anal\u00edtic en qu\u00e8 la calor espec\u00edfica s&#8217;expressa mitjan\u00e7ant una <strong>combinaci\u00f3 multiplicativa de dues funcions: una que dep\u00e8n de la temperatura i una altra, de la deformaci\u00f3.<\/strong><\/p>\n<p>La formulaci\u00f3 resultant <strong>compleix la tercera llei de la termodin\u00e0mica i, alhora, mant\u00e9 la coher\u00e8ncia amb la primera i la segona llei<\/strong>. Tamb\u00e9 incorpora la <strong><a href=\"https:\/\/people.maths.ox.ac.uk\/ball\/Papers\/Ball77.pdf\">policonvexitat (<em>polyconvexity<\/em>)<\/a><\/strong>, una condici\u00f3 matem\u00e0tica que contribueix a l&#8217;estabilitat del model del material i garanteix l&#8217;exist\u00e8ncia de velocitats reals de propagaci\u00f3 d&#8217;ones. <\/p>\n<h2><strong>Aplicacions potencials en la simulaci\u00f3 de materials<\/strong><\/h2>\n<p>En l&#8217;article, els autors analitzen diversos comportaments dels materials per als quals aquestes consideracions poden ser rellevants, com ara els <strong>materials similars al cautx\u00fa (\u00abrubber-like materials\u00bb)<\/strong>, en qu\u00e8 el comportament el\u00e0stic pot estar fortament condicionat per l&#8217;entropia i la deformaci\u00f3. Aquestes conclusions podrien tenir implicacions per a sectors com l&#8217;automoci\u00f3, la construcci\u00f3 i la salut. <\/p>\n<p>Els investigadors tamb\u00e9 desenvolupen formulacions capaces de representar el <strong>reblaniment t\u00e8rmic<\/strong> (thermal softening) i la fusi\u00f3, incloent-hi canvis no lineals en la resposta dels materials a mesura que augmenta la temperatura. Aquests comportaments s\u00f3n especialment rellevants en problemes de simulaci\u00f3 que impliquen diversos materials, deformacions extremes i temperatures elevades, aspectes centrals en sectors com l&#8217;enginyeria aeroespacial, l&#8217;energia nuclear i la fabricaci\u00f3 additiva. <\/p>\n<p>Segons Bonet, \u00abuna descripci\u00f3 termodin\u00e0mica m\u00e9s completa podria ajudar a millorar la coher\u00e8ncia f\u00edsica dels models utilitzats per estudiar processos complexos en la fabricaci\u00f3 avan\u00e7ada o fins i tot en l&#8217;\u00e0mbit de la salut\u00bb.<\/p>\n<p>Els autors adverteixen, per\u00f2, que la seva recerca encara \u00e9s te\u00f2rica. \u00abEstableix propietats matem\u00e0tiques que caldria validar experimentalment per aconseguir una precisi\u00f3 m\u00e9s gran\u00bb, assenyala el professor Bonet. <\/p>\n<p>Tot i que els resultats encara s\u00f3n estrictament matem\u00e0tics, les conclusions de Bonet i Gil estableixen les bases per a futures investigacions sobre la simulaci\u00f3 de materials i la capacitat de predir-ne el comportament, amb possibles repercussions en la computaci\u00f3 avan\u00e7ada, els processos industrials o el sector de les energies netes.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Investigadors de CIMNE i de la Universitat de Swansea demostren per qu\u00e8 els models constitutius m\u00e9s comuns poden ser incompatibles amb la Tercera Llei de la termodin\u00e0mica i proposen un marc alternatiu per simular materials que experimenten grans deformacions.<\/p>\n","protected":false},"author":10,"featured_media":262138,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_et_pb_use_builder":"","_et_pb_old_content":"","_et_gb_content_width":"","slim_seo":{"title":"Tercera llei de la termodin\u00e0mica i models termoel\u00e0stics","description":"Investigadors de CIMNE i de la Universitat de Swansea identifiquen limitacions de la Tercera Llei en models termoel\u00e0stics comuns i proposen un marc constitucional alternatiu."},"_slim_seo_primary_term_category":0,"_slim_seo_primary_term_post_tag":0,"footnotes":""},"categories":[54,378,376,94,47,328],"tags":[642,643,49],"class_list":["post-262144","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-secondary-top-ca","category-mecanica-estructural-ca","category-mecanica-estructural-i-de-particules","category-noticies","category-recerca-news","category-recerca","tag-mecanica-computacional","tag-models-constitutius","tag-recerca"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/262144","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/users\/10"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=262144"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/262144\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media\/262138"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=262144"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=262144"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cimne.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=262144"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}