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§2.5 热力学第三定律──熵值计算
低温现象的研究得到了热力学第三定律。第二定律引入了熵的概念,但是只能计算熵的变化,而不能计算熵的值。要想计算熵的值,需要首先解决绝对零度时的熵(S0)的计算问题。热力学第三定律所描述的就是关于S0的问题。
1902年里查德斯(Richards)研究了大量低温化学反应,从实验结果中发现,温度愈低,△G与△H愈接近。由于
△G=△H—T△S
这种现象有两种可能:
故△G0→△H0。
1906年能斯特(Nernst)根据大量实验结果提出了(2.69)式的假定,并将这个假定限定在凝聚系,称之为能斯特热定理。实质上这是热力学第三定律的一种表达式。
根据热力学函数之间的关系,后来人们提出了另外两种热力学第三定律的表达式:
及
(2.71)式是普朗克(Plank)在1911年提出的。根据(2.71)式,S0是一个常数。既然是一个普通常数,作为比较用,我们可以选择任一数值。普朗克选择了一个最方便的数值:0。
热力学第三定律的意义是:当温度接近于0K时,任何凝聚系在任何压强下任何熵的变化都趋近于零。或者说:当系统趋近于0K时,其熵值趋近于一个恒定的S0值。当系统达到完全的内部平衡时,S0可以是零。
值得注意的是,热力学第三定律仅适用于凝聚系。
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