Энтропия является мерой необратимости, мерой работоспособности изолированной системы тел и в этом её физический смысл.
В области абсолютного нуля энтропия тела в любом равновесном состоянии не зависит от температуры, объёма и др. параметров, характеризующих состояние тела, т.е. S=SТ=0 при T→0, где SТ=0 есть постоянная величина обозначаемая в дальнейшем через S0.
Этот вывод, являющийся обобщением экспериментальных данных и не вытекающий непосредственно из первого и второго законов термодинамики, составляет содержимое тепловой теоремы Нернста.
Из тепловой теоремы Нернста следует, что вблизи абсолютного нуля теплоемкости Сv, Ср и коэффициент теплового расширения обращаются в ноль. Это вытекает из постоянства энтропии в области T→0, вследствие чего обращаются в ноль все ее частные производные.
В каком состоянии (жидком или твердом, в виде чистого вещества или химического соединения) ни существовало бы вещество, энтропия его, согласно тепловой теоремы Нернста, приT→0 имеет одно и то же значение (если вещество в каждом из этих состояний находится в термодинамическом равновесии).
В частности, приT→0 энтропии любого вещества в жидком и твердом состояниях равны между собой.
Постоянство энтропии при T→0 означает, что в области абсолютного нуля dQ=0, т.е. любая из изотерм совпадает с адиабатой S=S0.
Таким образом, всякая изотермическая система при T→0 ведёт себя как адиабатическая система и может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии, не поглощая теплоты от окружающих тел и не отдавая теплоты им. Наоборот, всякая адиабатическая система не отличается в этой области от изометрической. Следовательно путём адиабатического расширения тепла достичь абсолютного 0 невозможно.
Нельзя достичь абсолютного 0 путём отвода теплоты от тела, т к при
T→0 каждое из тел при любом состоянии сохраняет неизменное значение энтропии, т е перестаёт отдавать теплоту окружающей среде.
Содержание 3-го закона термодинамики состоит в том, что при температуре абсолютного 0 энтропия всех веществ в состоянии равновесия независимо от давления, плотности и фазового состояния обращения в 0, т.е S0=0.
Газы находящиеся под неисчезающее малыми давлениями, конденсируются при Т значительно больших Т=0. Поэтому третий закон термодинамики относится к конденсированным системам, т.е. к твёрдым и жидким телам.
|