Теорема Нернста

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Вальтер Нернст

Теорема Нернста (тепловая теорема Нернста) — утверждение, являющееся одной из формулировок третьего начала термодинамики, сформулированное Вальтером Нернстом в 1906 году как обобщение экспериментальных данных по термодинамике гальванических элементов.

Теорема Нернста утверждает, что всякий термодинамический процесс, протекающий при фиксированной температуре T в сколь угодно близкой к нулю, T< T_0 \to 0, не должен сопровождаться изменением энтропии S, то есть изотерма T = 0 совпадает с предельной адиабатой S_0.

Существует несколько формулировок теоремы, которые эквивалентны между собой:

  • Энтропия S любой системы при абсолютном нуле температуры: T = 0, является универсальной постоянной S_0, не зависящей ни от каких переменных параметров (давления, объема и т. п.).
  • При приближении к абсолютному нулю, T \to 0, энтропия S стремится к определенному конечному пределу S_0, не зависящему от конечного состояния системы.
  • При приближении к абсолютному нулю, T \to 0, приращение энтропии \Delta S не зависит от конкретных значений термодинамических параметров состояния системы и стремится к вполне определенному конечному пределу.
  • Все процессы при абсолютном нуле, T = 0, при которых система переходит из одного равновесного состояния в другое, происходят без изменения энтропии.

Выбор универсальной постоянной S_0, равной энтропии при T = 0, произволен. Условились энтропию всякой равновесной системы при абсолютном нуле температур считать равной нулю: S_0 = 0.

Макс Планк в 1910 году сформулировал более жесткое утверждение: величина S_0 была конечной и S_0 = 0. В формулировке Планка теорема Нернста имеет вид начального (граничного или предельного) условия для системы дифференциальных уравнений определяющих энтропию: При выключении температуры, T \to 0, энтропия термодинамической системы также стремится к нулю:

\lim_{T \to 0} S(T,V,a,N) = 0.

Справедливость теоремы Нернста может быть доказана лишь опытной проверкой следствий этой теоремы.

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Базаров И. П. Термодинамика. М.: Высшая школа, 1991, 376 с.
  • Квасников И. А. Термодинамика и статистическая физика. Том 1: Теория равновесных систем: Термодинамика. Изд. 2, испр. и доп. М.: УРСС, 2002. 240 с.