被逼死的玻尔兹曼的理论推导出了第三定律
能斯特是奥斯特瓦尔德的学生,奥斯特瓦尔德与玻尔兹曼作战,后来导致玻尔兹曼自杀。还不清楚能斯特是否在辩论中挥舞旗帜并为老师们呐喊。然而,在辩论中,他们都加深了对玻尔兹曼理论的理解。
能斯特的主要工作是热力学,他试图通过测定比热和反应热来预测化学反应过程的结果。如果反应是吸热的,吸收的热量将随着温度的降低而减少,当达到绝对零度时将变成零。能斯特假设在绝对零度时,这种减少的速率也变为零。结果,引入了能斯特定理,该定理表明如果反应发生在绝对零度的纯结晶固体之间,那么熵不变。
换句话说,“当绝对温度接近零时,冷凝系统(固体和液体)的熵(即热除以温度的商)在等温过程中趋于零。”熵的概念是玻尔兹曼的主要概念。这个句子是什么意思?
这不太容易理解,是吗?普朗克说我会解释。在奥斯特瓦尔德和玻尔兹曼的争论中,普朗克心里支持玻尔兹曼,但由于他的害羞性格,他没有支持玻尔兹曼。现在你们都在谈论玻尔兹曼的理论。有什么顾忌?
能斯特进一步发展了这句话,即“不可能把一个物体冷却到绝对温度的零度。”这是热力学第三定律。
热力学第三定律的另一个说法是“没有一个系统能通过有限的步骤将其温度降低到绝对零度”。显然,这也是说绝对零度不能达到,因为要达到绝对零度,必须经历无限的步骤,而如何达到无限的步骤当然是不可能的。
热力学第三定律似乎是对热力学第二定律的贡献。事实上,第三定律的应用领域远不止于此。
能斯特提出了第三定律,从热力学数据中寻找化学平衡常数k的值。化学反应的驱动力,即各种物质的亲和力,总是调节初始产物和最终产物之间的平衡亲和力,这不等于反应热,而是等于可逆反应中获得的最大有效功。这个量也叫做热力学势。吉布斯用△G来表示。它随温度变化。如果我们知道反应体系的焓和△H的变化,就可以计算热力学势。为了计算热力学势的绝对值,有必要知道在任何给定温度下△G和△H之间的关系。
热力学第三定律指出,当T=0时,[△h-△g/T的极限值趋向于负无穷大,这意味着不能达到绝对零度。
到这个时候,热力学三定律已经完成了,那么就没有其他热力学定律了?仍然有一些,但它们不再被称为热力学第四定律,而是热力学零定律。为什么?
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