Трэці пачатак тэрмадынамікі

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Пачаткі
тэрмадынамікі:
Нулявы
Першы
Другі
Трэці

Трэці пачатак тэрмадынамікі, трэці закон тэрмадынамікі, тэарэма Нэрнста — сцвярджае, што энтрапія сістэмы пры набліжэнні да абсалютнага нуля тэмпературы імкнецца да нуля:

\lim_{T\to 0}S = 0.

Гісторыя[правіць | правіць зыходнік]

Першы і другі пачаткі тэрмадынамікі не дазваляюць вызначыць значэнне энтрапіі пры звышнізкіх значэннях тэмпературы. На падставе абагульнення эксперыментальных даследаванняў уласцівасцей розных рэчываў быў устаноўлены закон, які ліквідаваў гэты недахоп. Сфармуляваў яго ў 1906 годзе В. Нэрнст (1864—1941), гэты закон мае назву трэцяга пачатка тэрмадынамікі, ці тэарэмы Нэрнста. Тэарэму у сучасны выгляд прывёў 1911 годзе М. Планк (1858—1947).

Прымяненне[правіць | правіць зыходнік]

Тэарэму можна выкарыстоўваць для вызначэння дакладнай велічыні энтрапіі.

 S = k_B \ln\Omega,

дзе:

  •  S  — энтрапія сістэмы [Дж/К],
  •  k_B  — сталая Больцмана,
  •  \Omega  — колькасць мікрастанаў сістэмы.

У класічнай тэрмадынаміцы тэарэма Нэрнста мае абмежаваны ўжытак, бо, у асноўным, пры разліках разглядаецца толькі адноснае змяненне энтрапіі.

Вынікі[правіць | правіць зыходнік]

Недасягальнасць абсалютнага нуля тэмпературы[правіць | правіць зыходнік]

Да артыкула - трэці пачатак тэрмадынамікі.jpg

Недасягальнасць абсалютнага нуля тэмпературы (-273,15 °C 0) можна растлумачыць:

1) У межах класічнай тэрмадынамікі:

Пры абсалютным нулі тэмпературы энтрапія сістэмы будзе роўная нулю:

 S = k_B\ln (1)\ = 0

Між іншым, гэта азначае магчымасць стварэння вечнага рухавіка другога роду з каэфіцыентам карыснага дзеяння ў 100 адсоткаў:

\eta = 1- \frac{T_2}{T_1} = 1,

што супярэчыць другому закону тэрмадынамікі.

2) Можна сфармуляваць прычыну недасягальнасці абсалютнага нуля тэмпературы некалькі іначай:

Калі сістэма ахалоджваецца метадам паўтарэння цыкла адыябатчнага пашырэння (памяншаецца тэмпература) і ізатэрмічнага сціскання (памяншаецца энтрапія), то пры набліжэнні значэння  T да нуля энтрапія прымае значэнне нуля і больш не змяняецца.

Гэта значыць, што пры канечнай колькасці паўтарэння цыклаў можна толькі асімптатычна (чым бліжэй да бесканечнасці, тым дакладней) прыбліжацца да стану з  T = 0 .

Часта трэці пачатак тэрмадынамікі таксама мае фармулёўку, якая вынікае з гэтых двух пунктаў:

«Абсалютны нуль тэмпературы недасягальны»

Паводзіны іншых фізічных велічынь[правіць | правіць зыходнік]

Пры T\to 0 будуць таксама імкнуцца да нуля такія велічыні, як:

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]

  • Базаров И. П. Термодинамика — Москва: Высшая школа,1991, 376 с.
  • Жилко В. В., Лавриненко А. В., Маркович Л. Г. Физика — Минск: Народная асвета, 2002, 382 с.

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]