热力学第三定律(热力学第一定律3个公式)

热力学第三定律是指当一个系统的温度接近绝对零度时，它的熵趋于固定或保持不变。(这个定值为零)这个定律预言了绝对零度下系统性质和熵的变化。

当一个独立系统的温度趋于绝对零度时，它的熵趋于一个恒定值。

瓦尔特·能斯特的肖像

它是被广泛研究的物理学的一个重要分支。与机械工程不同，热力学广泛应用于生活中，从空到工业革命的象征蒸汽机。其工作机制受热力学三定律支配。热力学定律规定了功、热和能量如何影响一个系统。系统是指宇宙中任何可以发生能量转移的有界区域，这个区域之外的一切都是它的周围环境。

系统的边界_热力学中所指系统的图解。

(图片来源:Wavesmikey /维基共享)

什么是熵？

热力学第一定律意味着当宇宙诞生时，可用的能量是有限的。其中的系统吸收能量后，一部分能量会用来做功，另一部分用来增加系统的内能。热力学第二定律详细讨论了这个过程。这个过程包括将有限的可用能量转化为无用能量；比如几十亿年前，随着宇宙的逐渐冷却，物质逐渐形成。在这个过程中，一部分有限的可用能量被转化为不可用的能量。

这部分不能利用的能量是用一个叫做熵的物理量来衡量的，熵反映了一个系统的随机或无序程度。

图示:熵无序增加的证据。

把宇宙想象成一个堆满衣服的房间。随着越来越多的衣服被穿着和丢弃，房间变得越来越混乱，系统的熵在这个过程中逐渐增大。除非房间的主人努力把衣服叠好，放整齐。房间主人的行动减少了系统的无序。

图示:熵增的经典例子——融冰，在1862年被鲁道夫·克劳修斯描述为冰中分子弥散的累积。

考虑到宇宙是一个无法从“外界”获取能量的系统，随着初始能量转化为无法利用的能量，最终会变成一个黑暗寒冷的地方。这叫“热死”，“热死”可能是宇宙进化的终结。任何像宇宙一样能量有限的有界系统，如闪耀的恒星，燃烧数十亿年后终将消亡。

热力学第三定律

热力学第三定律预言了绝对零度下系统性质和熵的变化。绝对零度是已知的最低温度，也是宇宙温度的下限。

绝对零度有多冷？绝对零度是指0 K，也就是-273.15℃！在一些国家或地区，绝对温度也被称为绝对零度。这个温标会给你一个更清晰的概念。

热力学第三定律是指当一个系统的温度接近绝对零度时，它的熵趋于固定或保持不变。

该定律可以用limt=0的方程来表示。

d，其中t代表温度，

意味着系统中熵的变化。“limt=0”表示趋于零，即通过从周围环境中获取能量，使温度降低到一个无穷小的值。但是根据热力学第一定律，在这个过程中会有一部分能量转化为系统的内能，使得系统的熵不能保持不变。

热力学第三定律的重要性

物体不可能通过有限的步骤达到绝对零度，所以绝对零度在现实生活中似乎是无法达到的。它定义了一种“完美晶体”，在这种晶体中，组成完美晶体的原子被保持在一个固定的位置，从而使其熵为零。这是一种只有在绝对零度才能达到的状态。

熵的概念也常用在一些客观定义流逝时间的理论中，比如宇宙中熵的线性增加。

图示:当温度接近绝对零度时，在熵不恒定的情况下，只能通过有限的过程才能达到，否则不可能。

理论上，当达到0 K时，物质形成过程中熵的变化也为零。但实际上所有的物体都有少量的热量，所以都有一定的熵。我们在遥远的宇宙深处探测到的最低温度是3K。

总而言之，享受当下的温暖吧！

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文术语

3.sciabc

美国加州大学戴维斯分校

麻省理工学院

布朗大学

亚利桑那大学

相关内容如有侵权，请联系作者在30天内删除。

转载请获得授权，并注意保持完整性，注明出处。