热力学第三定律：s+→+0+当+t+→+0+k教学.pptx

热力学第三定律：s→0当t→0k教学

456热力学第三定律基本概念与表述热力学第三定律历史发展与证明热力学系统中熵变行为分析目录CONTENTS123与其他热力学基本定律关系探讨实验验证与技术应用举例总结回顾与思考题

1热力学第三定律基本概念与表述ONE

热力学第三定律定义及意义热力学第三定律指出，在温度趋近于绝对零度时，系统的熵趋于一个定值。对于完整晶体，这个定值为零。热力学第三定律是热力学基本定律之一，它揭示了低温物理现象的基本规律，对于理解物质的微观结构和宏观性质具有重要意义。意义定义

绝对零度与熵趋于定值关系绝对零度是温度的最低极限，约为-273.15摄氏度。在这个温度下，物质的微观运动（如分子、原子、电子等）几乎完全停止。绝对零度随着温度趋近于绝对零度，系统的熵趋于一个定值。这个定值与系统的微观状态数有关，反映了系统在低温下的有序程度。熵趋于定值

完整晶体时熵为零特性完整晶体是指没有缺陷和杂质的理想晶体。在完整晶体中，原子或分子按照一定的规则排列，形成有序的结构。完整晶体对于完整晶体，在绝对零度时，其熵为零。这意味着在低温下，完整晶体的微观状态数是唯一的，系统处于最有序的状态。熵为零

能斯特定理与假定内容能斯特定理能斯特定理是热力学第三定律的另一种表述方式，它指出在绝对零度时，任何纯物质的完美晶体的熵为零。假定内容能斯特定理的假定内容包括：完美晶体的存在、熵的绝对值可以测定以及热力学系统在绝对零度时达到最大有序度等。这些假定为热力学第三定律的应用提供了理论基础。

2热力学第三定律历史发展与证明ONE

瓦尔特·能斯特归纳得出过程通过对低温实验现象的观察和分析，瓦尔特·能斯特发现了熵在接近绝对零度时的特殊行为。他利用这些观察结果，结合热力学理论，归纳出了热力学第三定律的初步表述。能斯特的表述强调了熵在温度趋近于绝对零度时趋于定值，这个定值对于完整晶体为零。

吉尔伯特·路易斯和梅尔·兰德尔重新表述1923年，吉尔伯特·路易斯和梅尔·兰德尔对热力学第三定律进行了重新表述。他们的表述侧重于微观状态数和熵之间的关系，在温度趋近于绝对零度时，完整晶体的微观状态数趋于一，对应的熵值也趋于零。这种表述方式使得热力学第三定律与统计力学之间的联系更加紧密。

统计力学对定律解释和验证统计力学从微观角度解释了热力学第三定律。根据统计力学的原理，当温度趋近于绝对零度时，分子的热运动趋于停止，系统的微观状态数减少，导致熵值趋于定值。通过理论计算和模拟实验，统计力学验证了热力学第三定律的正确性。

实验结果支持及经验性质讨论大量低温实验结果表明，在接近绝对零度的条件下，许多物质的熵值确实趋于定值。然而，也有一些特殊情况下的实验结果与热力学第三定律存在偏差，这可能是由于实验条件、物质性质等因素导致的。这些实验结果支持了热力学第三定律的适用性。因此，在讨论热力学第三定律时，需要注意其适用条件的限制和经验性质的特点。

3热力学系统中熵变行为分析ONE

温度趋近绝对零度时系统熵变特点熵趋于定值当系统温度趋近于绝对零度时，系统的熵将趋于一个定值，而不是继续降低。这个定值与系统的微观状态数有关。完整晶体的熵为零对于完整晶体，由于其微观状态数是唯一的，因此在绝对零度下，其熵为零。这也是热力学第三定律的一个重要结论。

不同类型系统中熵变行为比较理想气体的熵变行为与实际气体有所不同。在温度趋近于绝对零度时，理想气体的熵会趋于无穷大，而实际气体的熵则会趋于一个有限值。理想气体与实际气体对于不同相态的物质，如固态、液态和气态，在温度趋近于绝对零度时，它们的熵变行为也会有所不同。一般来说，固态物质的熵变最小，液态次之，气态最大。不同相态的物质

影响系统熵变因素剖析外部条件的变化，如温度、压力等，也会影响系统的熵变。例如，当系统温度升高时，分子的热运动加剧，系统的微观状态数增加，导致系统的熵增加。系统的熵与其微观状态数有关。当系统的微观状态数增加时，系统的熵也会增加。因此，影响系统微观状态数的因素，如物质的组成、结构等，都会影响系统的熵变。系统的微观状态数外部条件的变化

实际应用中注意事项绝对零度不可达到热力学第三定律指出绝对零度不可达到，因此在实际应用中，需要注意不要将系统冷却到接近绝对零度的温度，以避免出现不可预测的现象。系统的稳定性问题在低温下，一些系统可能会变得不稳定，导致熵的异常变化。因此，在实际应用中，需要注意保持系统的稳定性，以确保测量结果的准确性。物质的纯度问题由于热力学第三定律与物质的微观状态数有关，因此在实际应用中，需要注意物质的纯度问题。如果物质中含有杂质或缺陷，可能会导致其微观状态数发生变化，从而影响热力学第三定律的适用性。

4与其他热力学基本定律关系探讨ONE

熵增原理、热力学第一定律回顾VS在孤立系统中，自然发生的过程总是使系统的熵增