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能斯脫定理

2024-06-12科學

一個物理學系統(任意原子集合體)到底什麽時候才能顯示出「動力學理論」(按普朗克的理解)或者說「鐘表裝置的特征」呢?量子論對此給出了言簡意賅的回答,即在絕對零度下的時候。無限接近絕對零度時,分子的無序運動停止,對物理運動不產生任何影響。順便說一句,這個事實並不是由理論推匯出,而是透過仔細觀察在各種不同溫度下的化學反應,從而推匯出在絕對零度時的情況——絕對零度不可能真正達到。這就是禾特·能斯脫著名的「熱定理」,鑒於它的重要性,它被光榮地稱為「熱力學第三定律」(第一定律是能量定律,第二定律是熵定律)也毫不過分。

量子理論為能斯脫的實證定律提供了理性基礎,也使我們能夠估算,為了能顯示出一種近似的動力學行為表現,系統需要接近絕對零度到什麽程度?在實際中,什麽溫度可以相當於絕對零度?

絕不要認為這個溫度一定非常低。實際上,就算在室溫下,熵在許多化學反應中都是起著極其微不足道的作用,能斯脫的發現就是由這種事實啟發的【讓我回顧一下,熵是分子無序程度(D)的直接量度,即熵等於無序程度的對數,熵=k log D】。