3.1. Второе начало термодинамики и «тепловая смерть Вселенной»

Клаузиус, рассматривая второе начало термодинамики, пришёл к выводу, что энтропия Вселенной как замкнутой системы стремится к максимуму, и в конце концов во Вселенной закончатся все макроскопические процессы. Это состояние Вселенной получило название “тепловой смерти”.

По мнению Ландау, ключ к разрешению этого противоречия лежит в области общей теории относительности: поскольку Вселенная является системой, находящейся в переменном гравитационном поле, закон возрастания энтропии к ней неприменим.

Поскольку второе начало термодинамики (в формулировке Клаузиуса) основано на предположении о том, что вселенная является замкнутой системой, возможны и другие виды критики этого закона. В соответствии с современными физическими представлениями мы можем говорить лишь о наблюдаемой части вселенной. На данном этапе человечество не имеет возможности доказать, ни то, что вселенная есть закрытая система, ни обратное.

4. Третье начало термодинамики

В начале XX в. В результате исследований свойств тел при низких температурах Нернстом было установлено третье начало термодинамики, которое после долгих лет обсуждения в настоящее время так же прочно обосновано, как и первые два начала. Непосредственной областью применимости третьего начала являются процессы при низких температурах. Однако оно играет существенную роль и в более широком температурном интервале.

Нернстом были предприняты широкие экспериментальные исследования поведения веществ при низкой температуре. В результате этих исследований и было сформулировано третье начало термодинамики: по мере приближения температуры к 0 К энтропия всякой равновесной системы при изотермических процессах перестаёт зависеть от каких-либо термодинамических параметров состояния и в пределе (T=0 K) принимает одну и ту же для всех систем универсальную постоянную величину, которую можно принять равной нулю.

Предельное значение энтропии, поскольку оно одно и тоже для всех систем не имеет какого-либо физического смысла и поэтому полагается равным нулю.

В настоящее время справедливость третьего начала обоснована для всех термодинамически равновесных систем.

Третье начало позволяет сделать заключение о поведении термодинамических величин при T→ 0 К.

Недостижимость 0 К - это следствие третьего начала по своему содержанию эквивалентно третьему началу, то есть если третье начало неверно, то можно достичь температуры 0 К, и если можно достичь температуры 0 К, то разность значений энтропий при 0 К должна быть отлична от нуля. По этой причине третьим началом термодинамики часто называют принцип недостижимости 0 К. Именно так сформулировал это начало Нернст.

Список литературы:

1. Базаров И.П. Термодинамика. Учебник. 2-е изд. 1991 год. 376 стр.

2. И.П. Базаров. Заблуждения и ошибки в термодинамике. 2-е изд. испр. 2003 год. 117 стр.