
【化】 Nernst heat theorem
ability; able; be able to; can; capable; energy; skill
【化】 energy
【醫】 energy
this
【化】 geepound
doff; escape from; miss out; pull off; take off
【醫】 de-; des-
ardent; caloric; craze; eager; fever; heat; hot; warm
【化】 heat
【醫】 calor; cauma; febris; fever; fievre; heat; hyperthermia; hyperthermy
phlegmasia; phlegmonosis; pyreto-; pyro-; therm-; thermo-
law
【化】 law
【醫】 law
能斯脫熱定律(Nernst Heat Theorem),又稱熱力學第三定律(Third Law of Thermodynamics),是熱力學的基本定律之一,由德國物理化學家瓦爾特·能斯脫(Walther Nernst)于1906年提出。該定律描述了系統在趨近絕對零度時的行為,其核心内容可概括為:
定律表述
當系統的溫度趨近于絕對零度(0 K 或 -273.15°C)時,所有完美晶體(處于内平衡态)的熵(Entropy)趨近于一個恒定最小值。通常約定,在絕對零度時,完美晶體的熵為零: $$ lim_{T to 0^+} S = S_0 = 0 $$ 其中 ( S ) 是熵,( T ) 是熱力學溫度。
推論:不可能達到絕對零度
該定律的一個重要推論是:不可能通過有限步驟将任何系統的溫度降低到絕對零度。這意味着絕對零度是一個可以無限接近但無法達到的極限狀态。
物理意義
普朗克表述
馬克斯·普朗克(Max Planck)對能斯脫熱定律進行了更明确的表述:在絕對零度時,所有純元素或純物質的完美晶體的熵等于零。這強調了“完美晶體”的重要性,因為晶體缺陷或無序會導緻即使在絕對零度下熵也不為零。
漢英對照關鍵術語:
參考來源:
能斯脫熱定律(Nernst Heat Theorem)是熱力學第三定律的重要理論基礎,由德國物理化學家瓦爾特·能斯脫(Walther Nernst)于1906年提出。以下是其核心内容和意義的詳細解釋:
基本表述
該定律指出:當溫度趨近于絕對零度(0 K)時,任何等溫可逆過程的熵變(ΔS)趨近于零。數學表達式為:
$$lim_{T to 0} Delta S = 0$$
這意味着在極低溫下,系統的熵不再隨狀态變化而改變。
與熱力學第三定律的關系
能斯脫熱定理是熱力學第三定律的早期形式,後來被馬克斯·普朗克進一步推廣為:在絕對零度時,完美晶體的熵值為零。這為熵的絕對計算提供了基準點。
實驗基礎
能斯脫通過研究低溫化學反應發現,當溫度趨近絕對零度時,化學反應的吉布斯自由能變化(ΔG)與焓變(ΔH)趨于相等,且兩者對溫度的導數趨零。這表明此時系統的熵變可忽略。
物理意義
應用領域
該定律在低溫物理、材料科學和量子統計力學中具有重要價值,尤其在超導、超流等量子現象的研究中提供了理論基礎。
英文對應:Nernst Heat Theorem(中提及的翻譯)。
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