njtynhj

热力学
经典的卡诺热机 T（熱庫）、Q（熱量）、W（功） H（高溫）、C（低溫）
分支 经典 统计 化学 平衡 / 非平衡
定律 第零 第一 第二 第三
系统 状态 状态方程 理想气体 实际气体 相 / 物质状态 平衡 控制体积 仪器 过程 等压 等体 等温 绝热 等熵 等焓 准静态 多方 自由膨胀 可逆 不可逆 内可逆 循环 热机 热泵 热效率
系统性质 性质图 强度和广延性质 状态函数 （斜体共轭变量） 温度 / 熵 熵的简介（英语：Introduction to entropy） 压强 / 体积 化学势 / 粒子数 蒸气量 简化性质 过程函数 功 热
材料性质 比热容  c=displaystyle c= Tdisplaystyle T ∂Sdisplaystyle partial S Ndisplaystyle N ∂Tdisplaystyle partial T 压缩性  β=−displaystyle beta =- 1displaystyle 1 ∂Vdisplaystyle partial V Vdisplaystyle V ∂pdisplaystyle partial p 热膨胀  α=displaystyle alpha = 1displaystyle 1 ∂Vdisplaystyle partial V Vdisplaystyle V ∂Tdisplaystyle partial T 性质数据库
方程（英语：Thermodynamic equations） 卡诺定理 克劳修斯定理 基本关系 理想气体定律 麦克斯韦关系 昂萨格倒易关系 布里奇曼热力学方程 热力学方程表
势 自由能 自由熵 内能 U(S,V)displaystyle U(S,V) 焓 H(S,p)=U+pVdisplaystyle H(S,p)=U+pV 亥姆霍兹自由能 A(T,V)=U−TSdisplaystyle A(T,V)=U-TS 吉布斯能 G(T,p)=H−TSdisplaystyle G(T,p)=H-TS
历史／文化 哲学 熵与时间 熵与生活 布朗棘轮 麦克斯韦妖 热寂佯谬 洛施密特佯谬 协同学 历史 总史 热 熵 气体定律 永动机 理论 热质说 活力 热动说 热功当量 动力 关键著作 "An Experimental Enquiry Concerning ... Heat" 《关于多相物质平衡》 "Reflections on the Motive Power of Fire" 年表 热力学 热机 艺术 麦克斯韦热力学表面 教育 熵作为能量扩散
科学家 昂萨格 伯努利 皮埃尔·杜亥姆 亥姆霍兹 吉布斯 焦耳 卡拉泰奥多里 卡诺 克拉佩龙 克劳修斯 兰金 冯·迈尔 麦克斯韦 斯米顿 斯塔尔 汤姆森（开尔文男爵） 汤普森（伦福德伯爵） 沃特斯顿
查 论 编

热力学第三定律是热力学的四条基本定律之一，其描述的是热力学系统的熵在温度趋近于绝对零度时將趋于定值。而对于完整晶体，这个定值为零。由於这個定律是由瓦尔特·能斯特歸納得出後發表，因此又常被称为能斯特定理或能斯特假定。1923年，吉爾伯特·路易斯和梅尔·兰德尔（英语：Merle Randall）對此一定律重新提出另一种表述。

随着统计力学的发展，这個定律正如其他热力学定律一样得到了各種解釋，而不再只是由实验結果所歸納而出的经验定律。

这個定律有适用条件的限制，雖然其应用范围不如热力学第一、第二定律广泛，但仍對很多學門有重要意义——特别是在物理化学领域。^[1]

定律的引出和表述

这個定律是由瓦尔特·能斯特所归纳得出，并提出其表述，因此又常被称为「能斯特定理」或「能斯特假定」。

热力学第三定律（the third law of thermodynamics）是对熵的论述，一般当封闭系统达到稳定平衡时，熵应该为最大值，在任何自发过程中，熵总是增加，在绝热可逆过程中，熵增等于零。 在绝对零度，任何完美晶体的熵为零；称为热力学第三定律。

瓦爾特·能斯特

定律的数学表述

觀察一个内部處於热力学平衡的封闭系统。由于系统处于平衡，其内部进行的过程均可逆，因此全系統的熵的增加为零。

绝对零度是不可达到的

当温度趋近绝对零度时，只有熵不是常值时，才能通过有限的过程达到，否则是不可能的

由热力学第三定律我们可以得出，无论通过多么理想化的过程，都不可能透过有限次数的操作将任意一个热力学系统的温度降到绝对零度。

熱容量

蒸汽压

潜热

³He和⁴He的熔化曲线在有限压強下都会延伸趋近绝对零度。在熔化曲线上各点表述的条件下，系统会处于固液相平衡。而热力学第三定律要求在温度为绝对零度时（如果能达到），系统的熵（无论物质处于何种物态）为定值。由此，可以推出在绝对零度时（如果能达到），系统熔化的潜热是零。另外，在这一结论基础上，透过克劳修斯－克拉佩龙方程可以得到，熔化曲线在绝对零度点的切线斜率为零。

热膨胀系数

热膨胀系数定义为αV=1Vm(∂Vm∂T)p.displaystyle alpha _V=frac 1V_mleft(frac partial V_mpartial Tright)_p.。

考虑麦克斯韦关系，(∂Vm∂T)p=−(∂Sm∂p)Tdisplaystyle left(frac partial V_mpartial Tright)_p=-left(frac partial S_mpartial pright)_T

和式(8)取 X为p时的情况，

可以看出limT→0αV=0.displaystyle lim _Trightarrow 0alpha _V=0.，即对于任何材料，当温度趋于绝对零度时，其热膨胀系数也会趋于零。

歷史

2017年3月14日，倫敦大學學院物理學者強納森·歐本海姆（Jonathan Oppenheim）與路易斯·馬撒納斯（Lluis Masanes）發表論文首次數學證實絕對零度不可能達到原理（即热力学第三定律），並且設定了冷卻熱力系統的速度限制。^[2]

参考文献

参阅

• 热力学


• 热力学第零定律


• 热力学第一定律


• 热力学第二定律


• 熵


• 余熵


• 基态


• 绝热过程