Почему невозможна абсолютная температура 0K0K0 K?

Фактически температура определяется как

Таким образом, чтобы иметь нулевую температуру, вам понадобится система либо с нулевой кратностью, чего у вас не может быть по определению, либо с бесконечной производной.$\partial\Omega/\partial E$хотя сама кратность конечна. С математической точки зрения такие функции существуют, но, насколько мне известно, в физике они не возникают.

Удобное рабочее определение температуры состоит в том, что она является мерой средней поступательной кинетической энергии, связанной с беспорядочным микроскопическим движением атомов и молекул.

В основе всей материи лежит квантовая механика. Это означает, что выполняется принцип неопределенности Гейзенберга . Даже для одной частицы HUP означает, что кинетическая энергия не может быть ограничена нулем, тем более для ансамбля частиц, составляющих любую материю. В любом ансамбле частиц всегда будет некоторая кинетическая энергия из-за HUP.

Таким образом, причина, по которой материя не может достичь нулевой абсолютной температуры, кроется, по моему мнению, в квантовой механике.

Третий закон термодинамики гласит, что квантовая система имеет абсолютную нулевую температуру тогда и только тогда, когда ее энтропия равна нулю: это означает, что она не реагирует ни с чем, включая окружающую среду, чего невозможно достичь.

В смысле КМ 0К будет достигнуто, когда все движение всех частиц, составляющих материю, прекратится, и все остановится. НО принцип неопределенности гласит, что молекулы не могут оставаться на месте и продолжать занимать точное положение. Кинетическая энергия не может быть ограничена нулем ни для какой системы, даже теоретически.

Температура – ​​это мера распределения энергетических состояний в системе. Если система находится в чистом состоянии, определяемом ее энергией основного состояния, то ее температура равна нулю, даже если существует остаточная энергия основного состояния, как в квантовом гармоническом осцилляторе.

Например, идеальный кристалл имеет основное состояние с наименьшей энергией, а уровни энергии дискретны, поэтому следующий выше уровень энергии отделен энергетической щелью. С теоретической точки зрения вы можете представить, что оно находится в этом основном состоянии и, следовательно, имеет нулевую температуру.

Проблема в том, как вы могли бы поддерживать его в таком состоянии на практике, предполагая, что вы могли бы получить его в первую очередь? Он должен был бы существовать в каком-то изолированном контейнере, чтобы защитить его от фотонов, которые могли бы возбудить моду с более высокой энергией. Вы должны были бы убедиться, что энергия всех фотонов, с которыми он может взаимодействовать, была меньше энергии, необходимой для подъема его на следующий энергетический уровень. Проблема в том, что окружающий его контейнер также будет иметь температуру, чтобы он мог излучать фотоны. Вы должны убедиться, что он не может испустить фотон, у которого было бы достаточно энергии, чтобы испортить основное состояние кристалла. Само излучение будет иметь температуру, которая всегда означает, что существует небольшая вероятность фотона с более высокой энергией.

На практике любая низкотемпературная система находится внутри ряда изолирующих контейнеров, которые пытаются изолировать ее от внешней среды, где температура выше. Как бы хорошо это ни было сделано, вы не можете исключить возможность того, что фотон извне возбуждает серию фотонов, проникающих в каждую систему и возбуждающих кристалл до конечной температуры. Температура определяется в контексте статистической физики, где даже вероятность того, что система имеет повышенный уровень энергии, подразумевает ненулевую температуру.

Это означает, что вы можете знать, что его температура равна нулю, только если вы сделали квантовое измерение, которое переводит его в чистое основное состояние, но ни одно измерение не будет таким совершенным, если сам измерительный прибор не имеет нулевой температуры. Кроме того, сразу после измерения существует вероятность того, что его энергетический уровень снова повысился из-за воздействия извне.

В заключение, вы можете представить себе систему при нулевой температуре теоретически, но на практике этого достичь невозможно.

Чтобы снизить температуру до 0 К, вам нужно удалить всю «тепловую энергию» из тела субъекта. Как бы вы это сделали, не имея «радиатора», который уже имел более низкую температуру ?? Мне кажется, что это второй закон ограничения.