Третье начало термодинамики
При приближении к абсолютному нулю 
в поведении различных реальных веществ проявляется определенная закономерность, играющая важную роль в термодинамике и состоящая в том, что при этом энтропия тела в любом равновесном состоянии не зависит от объема, температуры и других термодинамических параметров системы 
.
Последний факт непосредственно не связан с первым и вторым началами термодинамики и носит название тепловой теоремы Нернста, из которой следует, что вблизи абсолютного нуля температуры 
и 
, определяемые из соотношений 
и 
, равны нулю, так как вторые сомножители в приведенных зависимостях 
и 
вблизи абсолютного нуля температуры равны нулю. Вообще при Т =0 теплоемкость любого процесса
Постоянство энтропии при Т =0 означает, что в области абсолютного нуля температуры 
следовательно, любая из изотерм совпадает с адиабатной 
Таким образом всякая изотермическая система ведет себя как адиабатная, а значит она может совершать работу лишь за счет своих внутренних энергоресурсов при изменении ее внутренней энергии. Это означает, что за счет адиабатного расширения термодинамической системы достигнуть абсолютного нуля температуры нельзя. Так же нельзя достигнуть нуля абсолютной температуры за счет отвода тепла, ибо каждое из тел, участвующих в теплообмене, не изменяет свою энтропию, т.е. перестает отдавать тепло окружающей среде.
На основании этого Планк пришел к выводу:
|
|
|
При температуре абсолютного нуля энтропия всех веществ в состоянии равновесия независимо от давления, плотности и фазы обращается в нуль 
.
Газы при малых, но ощутимых давлениях конденсируются при температурах, значительно превышающих Т =0. Поэтому третье начало термодинамики в основном относится к конденсированным состояниям (т.е. к твердым и жидким). Из всех веществ лишь гелий II остается жидкостью при и давлениях порядка 105 Па. Все другие вещества находятся в твердом состоянии.
Из третьего начала следует важное следствие:
Вблизи абсолютного нуля все термодинамические свойства, характеризующие равновесное состояние термодинамической системы, перестают зависеть от температуры.
Это означает, что частные производные термодинамических параметров по температуре при образуются в нуль.
Третье начало термодинамики представляет собой макроскопическое проявление квантовых свойств материи, на основании чего его можно считать достаточно точным законом.
Физика полей
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 69; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!