热力学第三定律.docx

热力学第三定律一一能斯特定理热力学第三定律可表述为： 热力学系统的熵在温度趋近于绝对零度时将趋于定值，而对于完整晶体而言， 这个定值为零它又被称为能斯特定理所以这一节，我们从瓦尔特•赫尔曼•能斯特(Walther Hermann Nernst)的故 事讲起1864年6月25日，能斯特出生于西普鲁士的布里森(现属波兰) 他父亲是一 名乡村法官他曾分别在苏黎世大学, 柏林大学, 格拉茨大学和维尔茨堡大学学 习物理和数学于 1887获得其博士学位， 1889年，在莱比锡大学完成其博士后 研究瓦尔特•赫尔曼•能斯特在当时社会上照明使用的是碳丝灯，昏暗而昂贵的，因为它需要将灯泡内抽成真空经过一段时间的实验，能斯特发现使用钨当作灯丝，能够使灯泡更亮并且寿命更长，并由此获得了匈牙利的专利，而能斯特也足以称得起“知识就是财富” 的典范，他以 100 万马克的价格出售了这项专利，这真是笔巨大的财富，要知道 当时普通民众工资才 50马克/月1898 年，能斯特用他的财富购买了他有生之 年拥有的18 辆汽车中的第一辆，他在车上装了一个汽缸，增加了早期汽车的动 力并购买了500 多公顷的乡村地产，供他打猎优渥的生活条件可以让他安心做点研究啦。

于是在 1905年，他提出了他的“新 热定理”，也就是热力学第三定律他指出，当温度接近绝对零度时，熵接近零， 而自由能保持在零度以上这是他最值得记住的工作，因为它使化学家能够通过 对热量的量测，确定化学反应中的自由能，进而确定反应平衡能斯特也因此获 得了1920 年的诺贝尔化学奖化学反应同时能斯特与威廉一世（普鲁士国王，德意志帝国皇帝）交好，其为能斯特争取 到了1100 万马克的科学进步基金以供其进行研究能斯特实验室发现在低温下， 物质的比热容下降明显，而且很可能在绝对零度时消失而早在 1906 年爱因斯 坦发表的一篇论文中，曾预测了这种低温状态下液体和固体比热容的下降理论 与试验完美的契合，能斯特对此印象深刻，他从柏林一直找到爱因斯坦位于苏黎 世的住处当时爱因斯坦在苏黎世名声还没那么大，因此人们说：“如果伟大的 能斯特从柏林一路来到苏黎世与他交谈，那么说明爱因斯坦一定是个聪明的 人 1918 年，在学习光化学之后，他提出了原子链式反应理论当形成自由原子的 反应能够将目标分子分解成更多的自由原子时，就会产生链式反应该理论与核 裂变理论极为相似原子弹爆发的蘑菇云1939年，能斯特患了严重的心脏病，于 1941 年去世。

能斯特曾发现一个有趣的事情，发现热力学第一定律的有三个人（迈尔、焦耳和 亥姆霍兹），发现热力学第二定律的有两个人（克劳修斯和开尔文），而发现热 力学第三定律的只有他一个人，所以他断定，不存在热力学第四定律据说，能斯特具有敏感的机械思维，他总是在思考如何将新的发现应用于工业中他的爱好包括打猎和钓鱼他的朋友阿尔伯特•爱因斯坦曾说“能斯特具有孩子 般的虚荣与自大，我经常被他逗得捧腹大笑”他自己的研究和实验室总是呈 现极端混乱的场面”，他的同事们恰当地称之为“最大熵状态”能斯特提出的热力学第三定律，虽不如热力学第一、第二定律应用广泛，但仍对 很多学门有重要意义——特别是在物理化学领域，如化学反应过程中，化学平衡 常数K值的计算就是以热力学第三定律为基础的。