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Nernst与热力学第三定律

已有 5778 次阅读 2014-6-4 20:44 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦

Nernst在1905年提出他的定律并于1920年因此获奖。这条定律在教材上通常被称为热力学第三定律。类似于热力学的前两个定律,这个定律也有很多等价的表述方式。比如,在绝对零度下物质的熵为零。

在今天看来,nernst的定律是trivial的。它甚至不能够被列为一个定律,而不过是量子力学和统计物理的一个简单推论。在今天的物理学家的脑海中,在绝对零度下,有两个典型的物质状态,对费米子是费米海,对玻色子是玻色-爱因斯坦凝聚体,这两个状态都是纯态,熵当然为零。

但是注意到Nernst是在没有量子力学的前提下提出他的定律的。虽然1900年plank首次引入了量子的概念,但是在1905的时候量子力学还处在混沌时代。那个时候能够接受量子概念并且还能做点工作的是神人爱因斯坦。

Nernst的定律有个很强的直接推论是,在绝对零度附近,物质比热趋于零!这是一个关于可测量的论断,所以在当时强烈地驱使实验家做低温实验来测量物质的低温比热。这个结论也直接违反经典力学。因此,Nernst的定律对量子力学的发展驱动也很大。

有趣的是,据说Nernst发现,发现热力学第一定律的有三个人,发现热力学第二定律的有两个人,发现热力学第三定律的只有他一个人,所以他断定,不存在热力学第四定律。

他是对的。迄今还没有人补充第四定律。




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