熱力學第三定律兩種表述及其等價性的證明

何瑞琦

摘 要：闡述由Thomson-Berthelot原理導出Nernst定理，分析了由Nernst定理導出絕對零度不能達到原理，由絕對零度不能達到原理證明了Nernst定理，最終說明熱力學第三定律兩種表述的等價性。

關鍵詞：熱力學第三定律;絕對零度;Nernst定理

中圖分類號：O414.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）13-0247-02

1 Nernst定理

Nernst定理可以表述為：

（1）系統的熵在等溫過程中的改變隨絕對溫度趨于零，即：

ΔS=0

ΔS代表等溫過程中熵的改變量。

（2）也可表述為絕對零度不能到達。

2 Nernst定理證明絕對零度不能到達原理

現利用Nernst定理證明絕對零度不能到達原理。

首先需要考慮使用什么過程才能使系統的溫度足夠低，那么最好的方法是是系統在降溫同時放熱，但這需要外界比系統更低的溫度才可行，我們的目的就是使系統低于一切外界的溫度，表明放熱同時降溫的過程是不可能持續進行的。

所以，所有過程中絕熱過程是最可行的獲得低溫的方法，同時絕熱過程中絕熱可逆過程比絕熱不可逆過程效率更高。因此最終只需討論絕熱可逆過程即可。

假設系統狀態可用兩個獨立參量描述，以（T，x）為獨立參量，x可能為V或P等。

4 結語

通過以上兩個證明，說明了Nernst定理和絕對零度不能到達原理之間可以互相證明，也就說明了這二者是等價的。

參考文獻

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