Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Третье начало термодинамики

Третье начало термодинамики (далее Т), тепловой закон Нернста (Нернста теорема), закон термодинамики, согласно которому энтропия любой системы стремится к конечному для нее пределу, не зависящему от давления, плотности или фазы, при стремлении температуры (Т) к абсолютному нулю (В. Нернст, 1906). Т позволяет находить абсолютное значения энтропии, что нельзя сделать в рамках классической термодинамики (на основе первого и второго начал термодинамики). В классической термодинамике энтропия может быть определена лишь с точностью до произвольной аддитивной постоянной 0, что практически не мешает большинству термодинамических исследований, так как реально измеряется разность энтропий (0) в различных состояниях. Согласно Т, при Т ® 0 значение D ® 0.

  В 1911 М. Планк сформулировал Т как условие обращения в нуль энтропии всех тел при стремлении температуры к абсолютному нулю:. Отсюда 0 = 0, что дает возможность определять абсолютное значения энтропии и др. потенциалов термодинамических. Формулировка Планка соответствует определению энтропии в статистической физике через термодинамическую вероятность () состояния системы = kln (см. Больцмана принцип). При абсолютном нуле температуры система находится в основном квантово-механическом состоянии, если оно невырождено, для которого = 1 (состояние реализуется единственным микрораспределением). Следовательно, энтропия при Т = 0 равна нулю. В действительности при всех измерениях стремление энтропии к нулю начинает проявляться значительно раньше, чем может стать существенной при T ® 0 дискретность квантовых уровней макроскопической системы, приводящая к явлениям квантового вырождения.

  Из Т следует, что абсолютного нуля температуры нельзя достигнуть ни в каком конечном процессе, связанном с изменением энтропии, к нему можно лишь асимптотически приближаться, поэтому Т иногда формулируют как принцип недостижимости абсолютного нуля температуры. Из Т вытекает ряд термодинамических следствий: при T ® 0 должны стремиться к нулю теплоемкости при постоянном давлении и при постоянном объеме, коэффициенты теплового расширения и некоторые аналогичные величины. Справедливость Т одно время подвергалась сомнению, но позже было выяснено, что все кажущиеся противоречия (ненулевое значение энтропии у ряда веществ при Т = 0) связаны с метастабильными состояниями вещества, которые нельзя считать термодинамически равновесными.

 

  Лит.: Клейн М., Законы термодинамики, в сборнике: Термодинамика необратимых процессов. Лекции в летней международной школе физики им. Э. пер. с англ., М., 1962. См. также лит. при статьях Термодинамика и Статистическая физика.

  Д. Н. Зубарев.

 


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 28.06.2022 21:20:56