而克劳修斯在提出热力学第二定律的表述后,于1854年发表了题为“论热的机械理论的第二定律的变化了的形式”论文,文中对热力学第二定律又作了补充。至此,经过众多物理学家的努力,热力学第二定律才完整地建立起来。
3热力学第三定律
3.1热力学第三定律概述
20世纪初,人们通过对低温下热力学现象的研究,确定了物质熵值的零点,逐步建立起了热力学第三定律,进而提出了规定“熵”的概念,为解决一系列的热力学问题提供了极大的方便。热力学第三定律可以准确简洁地表述为:0K时,任何完美晶体的熵值为0.也可以表达为,绝对零度不能达到[3].
其公式可以按照公式(3)来表示,说明ΔG和ΔH随着T变化,而当T趋向于0时,ΔG和ΔH近似相等。
3.2热力学第三定律形成史
3.2.1T·W·Richards
1902年,T·W·Richards研究了低温下电池反应的△G、△H与温度的关系,得出这样一个结论:当温度降低时,△G、△H逐渐趋于相等。Richards的研究为热力学第三定律的提出提供了必要的理论和实验基础。
3.2.2普朗克
1912年,德国人普朗克在能斯特的热定理基础上,进一步假设:0K时,纯凝聚体系的熵值为零[4].
3.2.3路易斯和兰德尔
1920年,Lewis和Gibson发现指出普朗克的假设S(0k)=0只适用于完美晶体。因为0K时一些物质可能有多种晶体形态,但其中只有完美晶体熵可能为零。普朗克、路易斯和兰德尔对普朗克假设作了修正,得出如下说法:如果温度为0k的每一种元素处于结晶状态的熵值都为零,则一切物质的熵值都具有一定的正值,但温度为0k时其熵值可变为零,对于完美晶体来说确实如此。
至此,人们就建立起了比较完整、准确的热力学第三定律。
4结语
热力学三个定律是无数经验的总结,至今尚未发现热力学理论与事实不符合的情形,因此它们具有高度的可靠性。热力学理论对一切物质系统都适用,具有普遍性的优点。这些理论是根据宏观现象得出的,因此称为宏观理论,也叫唯象理论。
热力学是热学理论的一个方面。热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质,它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。热力学基本定律是人类在长期生产经验和科学实验的基础上总结出来的,他们虽不能用其他理论方法加以证明,但由它们出发得出的热力学关系及结论都与事实或经验相符,这有力地说明了热力学定律的正确性。纵观热力学定律的发展史,科学是一个集观察、思考、实验、总结、学习、于一体的事物,只有以谨慎的态度对待它,才会迎来科学事业的飞跃。
参考文献:
〔1〕魏蔚,吴建琴,马晓栋。关于热力学第一定律的讲述[J].新疆师范大学学报(自然科学版),2011(04):59-62.
〔2〕李复,高炳坤。热力学第二定律理论体系的讨论[J].大学物理,2000(04):19-22.
〔3〕祁学永,毕言锋。浅谈热力学第三定律的建立和规定熵的求算[J].山东教育学院学报,2003(06):97-98+102.
〔4〕刘美希,詹业宏,王小涓。量子论与热力学第三定律的发展[J].广东工业大学学报,2001(02):93-97.
〔5〕何宗强。对热力学基本定律的论证[J].长沙水电师院学报(自然科学版),1986(02):95-96.