热力学第三定律两种表述及其等价性的证明

何瑞琦

摘 要：阐述由Thomson-Berthelot原理导出Nernst定理，分析了由Nernst定理导出绝对零度不能达到原理，由绝对零度不能达到原理证明了Nernst定理，最终说明热力学第三定律两种表述的等价性。

关键词：热力学第三定律;绝对零度;Nernst定理

中图分类号：O414.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）13-0247-02

1 Nernst定理

Nernst定理可以表述為：

（1）系统的熵在等温过程中的改变随绝对温度趋于零，即：

ΔS=0

ΔS代表等温过程中熵的改变量。

（2）也可表述为绝对零度不能到达。

2 Nernst定理证明绝对零度不能到达原理

现利用Nernst定理证明绝对零度不能到达原理。

首先需要考虑使用什么过程才能使系统的温度足够低，那么最好的方法是是系统在降温同时放热，但这需要外界比系统更低的温度才可行，我们的目的就是使系统低于一切外界的温度，表明放热同时降温的过程是不可能持续进行的。

所以，所有过程中绝热过程是最可行的获得低温的方法，同时绝热过程中绝热可逆过程比绝热不可逆过程效率更高。因此最终只需讨论绝热可逆过程即可。

假设系统状态可用两个独立参量描述，以（T，x）为独立参量，x可能为V或P等。

4 结语

通过以上两个证明，说明了Nernst定理和绝对零度不能到达原理之间可以互相证明，也就说明了这二者是等价的。

参考文献

[1] 汪志诚.热力学·统计物理（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2] 王竹溪.热力学[M].北京：高等教育出版社，1960.

[3] 林宗涵.热力学与统计物理[M].北京：北京大学出版社，2007.

[4] 李鸿寅.热力学与统计物理[M].河南大学出版社，1988.