Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Третье начало термодинамики (теорема Нернста)





 

На основании многих опытов, проводившихся при низких температурах, сформулировано третье начало термодинамики. Этот закон был открыт в 1906 г. Нернстом, а потому получил название теоремы Нернста. Однако современная формулировка теоремы принадлежит в основном Планку.

Энтропия химически однородного тела конечной плотности при стремлении температуры к абсолютному нулю стремится к предельному значению, не зависящему от давления, плотности или фазы:

 

S (T, x) = S 0. (50.1)

 

В этой формулировке содержатся два утверждения. Первое состоит в том, что при приближении к абсолютному нулю температуры энтропия системы стремится к определенному конечному значению. Это нетривиальное утверждение, так как заранее не очевидно, что при T → 0 интеграл сходится.

Вторая часть теоремы утверждает, что все процессы при абсолютном нуле температуры, переводящие систему из одного равновесного состояния в другое, происходят без изменения энтропии, т. е. предел (50.1) не зависит от того, в каком конечном состоянии окажется система.

Из трактовки энтропии как меры беспорядка следует, что энтропия при абсолютном нуле температуры имеет минимальное значение. Удобно поэтому принять это состояние за начальное (значение S 0 положить равным нулю) и от него вести отсчет. Тогда энтропия произвольного состояния определяется однозначным образом.

Из теоремы Нернста вытекает ряд важных результатов:

1. Недостижимость абсолютного нуля температуры. Если предположить, что абсолютный нуль достижим, тогда можно в качестве холодильника обратимого цикла Карно взять тело с температурой T 2 = 0. По теореме Нернста изотерма T = 0 одновременно является адиабатой. Следовательно, энтропия нагревателя также не изменяется, т. е. рабочее тело не получает от нагревателя теплоту. Противоречие доказывает недостижимость абсолютного нуля.

2. Теплоемкость, коэффициент теплового расширения и некоторые другие аналогичные величины должны стремиться к нулю при температуре, стремящейся к нулю.

 

cx = TS / ¶ T) x = (¶ S / ¶ ln T) x → 0,

 

α p = V –1V / ¶ T) p = – V –1S / ¶ p) T → 0 при T → 0.

 

Данное следствие доказывает, что теплоемкость вещества обязательно должна зависеть от температуры. Классическая теория теплоемкости приводит к противоположному результату. Поэтому теорема Нернста не может быть истолкована с классических позиций.

3. Модель идеального газа не применима при очень низких температурах (при T → 0). Теореме Нернста противоречит хотя бы то, что для идеального газа α p → ∞ при T → 0.


 







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 884. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...


Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...


Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

БИОХИМИЯ ТКАНЕЙ ЗУБА В составе зуба выделяют минерализованные и неминерализованные ткани...

Типология суицида. Феномен суицида (самоубийство или попытка самоубийства) чаще всего связывается с представлением о психологическом кризисе личности...

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МОЗГА ПОЗВОНОЧНЫХ Ихтиопсидный тип мозга характерен для низших позвоночных - рыб и амфибий...

Способы тактических действий при проведении специальных операций Специальные операции проводятся с применением следующих основных тактических способов действий: охрана...

Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час...

Этапы творческого процесса в изобразительной деятельности По мнению многих авторов, возникновение творческого начала в детской художественной практике носит такой же поэтапный характер, как и процесс творчества у мастеров искусства...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.014 сек.) русская версия | украинская версия