Является ли третий закон термодинамики несущественным законом?

Третий закон термодинамики иногда называют невозможностью достижения абсолютного нуля температуры.

Но каким-то образом я думаю, что из второго закона термодинамики можно сделать вывод, что невозможно разработать циклически работающее устройство, единственное действие которого состоит в том, чтобы поглощать энергию в виде тепла из одного теплового резервуара и доставлять эквивалентное количество работы ( утверждение Кельвина-Планка ).

Предположим сначала, что существует резервуар с абсолютным нулем температуры, тогда что произойдет, если между двумя резервуарами с абсолютным нулем температуры и конечной температурой будет работать тепловая машина Карно?

введите описание изображения здесь

Вы обнаружите, что тепловая машина работает с КПД до η "=" 1 − Т с Т ЧАС "=" 1 , и передает нулевое тепло в низкотемпературный резервуар.

Это означает, что тепловая машина поглощает энергию в виде тепла из одного теплового резервуара и выполняет эквивалентную работу, что определенно нарушает упомянутый выше второй закон термодинамики.

В результате сделанное вначале предположение о том, что резервуара с абсолютным нулем температуры не существует, не соответствует действительности, а значит, невозможно достичь абсолютного нуля температуры, как показывает третий закон термодинамики.

Итак, в чем суть третьего начала термодинамики ?

И его связь со вторым законом термодинамики?

Я бы увидел, что 3-й закон говорит о том, что по мере того, как температура приближается к нулю Кельвина, система должна перейти в состояние с минимальной энергией. Тогда для идеального кристалла это означает, что энтропия также стремится к нулю, поскольку основное состояние невырождено.

Ответы (1)

Утверждение Кельвина-Планка о втором законе (о том, что невозможно построить идеально эффективные тепловые двигатели) изначально не было подкреплено глубоко математической теорией, а было простой констатацией наблюдаемого факта. 1

Теорема Карно в некотором смысле выглядит как более сильное утверждение (поскольку она приводит числовой предел эффективности ниже единицы), но этот числовой предел выражается в терминах температуры резервуаров:

η "=" 1 − Т С Т ЧАС .
Таким образом, это допускает нарушение утверждения Кельвина-Планка, если у вас есть резервуар с нулевой термодинамической температурой. 2 (Кельвин и Планк не наблюдали этот случай, так что лазейка должна быть чем-то новым.)

Третий закон затыкает лазейку в Кельвине-Планке, открытую теоремой Карно.

1 Таким образом, это делает счастливыми людей, которые хотят, чтобы такие слова, как «закон» и «теорема», имели точные обозначения.

2 Обратите внимание, что такому двигателю потребовалось бы бесконечное время для выполнения цикла, потому что у низкотемпературной ступени передачи энергии есть проблема. «Очень небольшая» разница температур, на которую мы полагаемся, чтобы создать квазистатические тепловые потоки, должна стремиться к нулю, как и низкая температура, что делает машину не только утомительно медленной, но и фактически останавливается.

На самом деле это обращение во времени последнего шага номинального «сделаем этот резервуар с нулевой температурой», который 3-й закон отодвигает в бесконечность во времени.

Является ли третий закон термодинамики несущественным законом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v