热力学的理论基础知识演化史

热力学的理论基础知识演化史

热力学第二定律和热力学第一定律一起，组成了热力学的理论基础，使热力学拥有了完整的理论体系，成为物理学的重要组成部分．但是汤姆孙和克劳修斯等人却错误地把热力学第二定律推广到整个宇宙，得出了宇宙“热寂”的荒谬结论：“宇宙越接近于其墒为一最大值的极限状态，它继续发生变化的机会就越少，如果最后完全到达了这个状态，也就不会再出现进一步的变化，宇宙将处于死寂的永远状态．”

他们不恰当地把局部物质世界的部分变化过程的规律推广到整个宇宙的发展全过程，同时也不顾这些定律的适用范围和条件，把孤立体系的规律，推广到无限的、开放的宇宙，因而得到了荒谬的结论．事实上，许多事实证明了宇宙演变的过程并不遵守这些结论．

1877年玻耳兹曼写道："（热力学）第二定律是关于几率的定律，所以它的结论不能靠一条动力学方程（来检验）.”在讨论热力学第二定律与几率的关系中，他证明了嫡与几率W的对数成正比．后来普朗克把这个关系写成S一klnw，并且称k为玻耳兹曼常量．这一关系式犹如横跨宏观与微观的桥梁，有了这一关系，其他热力学量都可以推导出来．这样就可以明确地对热力学第二定律进行统计解释：在孤立系统中，滴的增加对应于分子运动状态的几率趋向最大值（即最

可几分布）．嫡减小的过程不是不可能，系统达到平衡后，滴值可以在极大值附近稍有涨落．

17世纪末阿蒙顿观测到空气的温度每下降一等量份额，气压也下降一等量份额．继续降低温度，总会到达气压为。的时候，所以温度降低必有一限度．他认为任何物体都不能冷却到这一温度以下，他还预言，达到这个温度时，所有运动都将趋于静止．这个温度就是“绝对零度”.

“绝对零度不可能达到”这样一条物理学的基本原理到1912年才被正式提出来．1906年，德国物理化学家能斯特说：“在低温下，任何物质的比热容都要趋向某一很小的确定值，这个值与凝聚态的性质无关．”后来，能斯特通过实验证明，这个“很小的确定值”就是。，与爱因斯坦的比热容量子理论一致．当时，能斯特并没有利用嫡的概念，他认为这个概念不明确．但普朗克则相反，把嫡作为热力学最基本的概念之一，所以当普朗克了解到能斯特的工作后，立即尝试用嫡来表述“热学新理论”．

他的表述是：“在接近绝对零度时，所有过程都没有嫡的变化．"

1912年能斯特在他的著作《热力学与比热》中说：“不可能通过有限的循环过程使物体达到绝对零度．”这就是绝对零度不可能达到的定律，也是热力学第三定律通常采用的表述方法．后来，西蒙在1927年至1,37年对热力学第三定律作

了改进和推广，修正后称为热力学第三定律的能斯特一西蒙表述：当温度趋近绝对零度时，凝聚系统（固体和液体）的任何可逆等温过程.