热力学第第三定律英文版
- 格式:ppt
- 大小:1.24 MB
- 文档页数:18
关于热力学两种描述是否等效1.热力学第三定律的两种描述热力学第二定律只定义了过程的熵变,而没有定义熵本身. 因而熵的确定,有赖于热力学第三定律的建立,1902年美国科学家雷查德(T.W.Richard)在研究低温电池反应时发现电池反应的∆G 和∆H 随着温度的降低而逐渐趋于相等,而且两者对温度的斜率随温度同趋于一个定值:零• 由热力学函数的定义式, ∆G 和∆H 当温度趋于绝对零度时,两者必会趋于相等: • ∆G= ∆H -T ∆S• l im T →0∆G= ∆H -lim T →0T ∆S• = ∆H (T →0K)• 虽然两者的数值趋于相同,但趋于相同的方式可以有所不同.• 雷查德的实验证明对于所有的低温电池反应, ∆G 均只会以一种方式趋近于∆H.上图中给出三种不同的趋近方式, 实验的结果支持最后一种方式, 即曲线的斜率均趋于零.0000)/(lim )/(lim ====∂∂=∂∂P K T P T T H P G•0)(lim )/(lim 00=∆-=∂∂==S T G T P T •上式的物理含义是: •温度趋于绝对零度时, 反应的熵变趋于零, 即反应物的熵等于产物的熵. •推广到所有的化学反应, 即是: • 一切.所有反应的熵变在0K 时为零,0K 时所有物质的熵相等.• 1906年能斯特在研究各种化学反应在低温下的性质时引出一个结论,称为能氏定理,它的内容如下:• 物质在绝对零度时的熵变等于零• ,0)(lim 0=∆=s t (1)• (1)式为热力学第三定律数学表达式1912年能斯特根据根据他的定理推出了一个原理名为绝对零度不能达到原理如下: 不可能通过有限的步骤一个物体冷却到绝对温度的零度。
通常认为能氏定理和绝对零度不能达到原理是热力学第三定律的两种描述。
2热力学第三定律两种表述的等价性。
热力学第三定律——能斯特定理热力学第三定律可表述为:热力学系统的熵在温度趋近于绝对零度时将趋于定值,而对于完整晶体而言,这个定值为零。
它又被称为能斯特定理。
所以这一节,我们从瓦尔特·赫尔曼·能斯特(Walther Hermann Nernst)的故事讲起。
1864年6月25日,能斯特出生于西普鲁士的布里森(现属波兰)。
他父亲是一名乡村法官。
他曾分别在苏黎世大学, 柏林大学, 格拉茨大学和维尔茨堡大学学习物理和数学。
于 1887获得其博士学位,1889年,在莱比锡大学完成其博士后研究。
瓦尔特·赫尔曼·能斯特在当时社会上照明使用的是碳丝灯,昏暗而昂贵的,因为它需要将灯泡内抽成真空。
经过一段时间的实验,能斯特发现使用钨当作灯丝,能够使灯泡更亮并且寿命更长,并由此获得了匈牙利的专利,而能斯特也足以称得起“知识就是财富”的典范,他以100万马克的价格出售了这项专利,这真是笔巨大的财富,要知道当时普通民众工资才50马克/月。
1898年,能斯特用他的财富购买了他有生之年拥有的18辆汽车中的第一辆,他在车上装了一个汽缸,增加了早期汽车的动力。
并购买了500多公顷的乡村地产,供他打猎。
优渥的生活条件可以让他安心做点研究啦。
于是在1905年,他提出了他的“新热定理”,也就是热力学第三定律。
他指出,当温度接近绝对零度时,熵接近零,而自由能保持在零度以上。
这是他最值得记住的工作,因为它使化学家能够通过对热量的量测,确定化学反应中的自由能,进而确定反应平衡。
能斯特也因此获得了1920年的诺贝尔化学奖。
化学反应同时能斯特与威廉一世(普鲁士国王,德意志帝国皇帝)交好,其为能斯特争取到了1100万马克的科学进步基金以供其进行研究。
能斯特实验室发现在低温下,物质的比热容下降明显,而且很可能在绝对零度时消失。
而早在1906年爱因斯坦发表的一篇论文中,曾预测了这种低温状态下液体和固体比热容的下降。