熱力學第三定律能否證明?

熱力學第三定律的兩種表述:

能氏定律:凝聚系的熵在等溫過程中的改變隨絕對溫度趨於零。

絕對零度不可達到定律。

熱力學第三定律能否用數學方法證明?如果能,應該如何證明。以及,絕對零度不可達到定律是如何從能氏定律證明出來的?


A general derivation and quantification of the third law of thermodynamics http://www.nature.com/articles/ncomms14538

Masanes, Lluís, and Jonathan Oppenheim. "A general derivation and quantification of the third law of thermodynamics." Nature Communications 8 (2017): 14538.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%83%AD%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E7%AC%AC%E4%B8%89%E5%AE%9A%E5%BE%8B

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能達到原理,並且設定了冷卻熱力系統的速度的限制。

冷卻到絕對零度在數學上證明不可能_移動版(WAP)_cnBeta.COM

在爭論了一百多年之後,物理學家終於在數學上證明了熱力學第三定律。熱力學第三定律聲明絕對零度不可能在物理上實現,因為一個系統的熵不可能為零。倫敦大學學院的 Jonathan Oppenheim 和 Lluis Masanes 給出了不可能達到絕對零度的數學推導,設定了一個系統能冷卻多快的速度限制,得出了熱力學第三定律的一般性證明。

Oppenheim 說,在計算機科學裡,人們總是會問一個問題:執行一次計算的時間需要多長。冷卻機器冷卻系統就像計算機執行一次計算,可以被視為以下一系列的步驟:一次又一次的從系統向周圍環境轉移熱量,系統的熱量減少,周圍環境的熱量增加。一個系統能冷卻到多冷與熱量的轉移與傾瀉熱量的庫有多大相關。通過運用量子信息理論,他們證明:達到絕對零度將需要無限的步驟。


這條定律是從卡諾定律,通過簡單推導得到的。更準確的描述是,無法通過有限步驟的等壓或等溫或絕熱操作達到絕對零度。

推導過程很簡單,高中數學水平就夠了。


那要看你在哪個理論框架下來討論這個問題了。在熱力學的框架裡面,熱力學第三定律是公理,是不證自明的。

但是如果你從統計力學的角度看,從微觀原理出發的話,其實熱力學的幾個定律都是可以推導的。。

總之,要看你在哪個學科裡面討論這個問題。


很多物理定律為基本假設,不要試圖證明,可直接理解為公理,儘管看起來一點都不明顯


絕對零度不可到達可以解釋下。

由於降溫只有兩種方式,一種是將溫度傳遞給更低溫度的介質,另一種是該物質對外做功。而絕對零度已經是最低的溫度了,不可能將熱量傳遞到更低的溫度達到絕對零度。同時介質在絕對零度附近已經是凝聚態了,無法通過做功使得體系降溫。


高中水平就能用數學方程證明熱力學第三定律了?搞笑呢吧?你證明一個我看看?


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