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能斯脱定理

2024-06-12科学

一个物理学系统(任意原子集合体)到底什么时候才能显示出「动力学理论」(按普朗克的理解)或者说「钟表装置的特征」呢?量子论对此给出了言简意赅的回答,即在绝对零度下的时候。无限接近绝对零度时,分子的无序运动停止,对物理运动不产生任何影响。顺便说一句,这个事实并不是由理论推导出,而是通过仔细观察在各种不同温度下的化学反应,从而推导出在绝对零度时的情况——绝对零度不可能真正达到。这就是沃尔特·能斯脱著名的「热定理」,鉴于它的重要性,它被光荣地称为「热力学第三定律」(第一定律是能量定律,第二定律是熵定律)也毫不过分。

量子理论为能斯脱的实证定律提供了理性基础,也使我们能够估算,为了能显示出一种近似的动力学行为表现,系统需要接近绝对零度到什么程度?在实际中,什么温度可以相当于绝对零度?

绝不要认为这个温度一定非常低。实际上,就算在室温下,熵在许多化学反应中都是起着极其微不足道的作用,能斯脱的发现就是由这种事实启发的【让我回顾一下,熵是分子无序程度(D)的直接量度,即熵等于无序程度的对数,熵=k log D】。