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《热•统》批判第五章:关于热力学第三定律热容量表述的一个争论 精选

已有 10538 次阅读 2015-10-30 12:21 |个人分类:大学教育|系统分类:观点评述|关键词:学者| 教学, 物理, 热力学

-----请教  注意下文中的红线标记部分------

 以下内容,常出现在《热力学·统计物理》多元系的复相平衡和化学平衡 热力学第三定律”一章中。但是,其中对物理公式的一种解释似乎值得讨论,注意红线标记部分


取自汪志诚第五p.110或者第三版p.145-146

------请教部分完------

  

蒙高等学校《热力学与统计物理》教学研究会的厚爱,湖南大学于711日至14承办了“2015年高等学校热力学与统计物理教学暨学术研讨会”。会议上有若干亮点,本文谈及其一。

厦门大学对“热力学”研究有传统,五色绚烂,气象万千。该校“热力学与统计物理”是国家级精品课程,今天的掌门人陈金灿教授。

湖南大学沈抗存教授是全国“热力学与统计物理”教学界的前辈,通会之际,人书俱老。今年正式步入80后。

两大绝世高手对一个问题的看法完全相反。这个问题是:热容量随温度趋于零能否导出能斯特定理? 陈金灿教授认为可,沈抗存教授认为不可。

问题的缘起是陈金灿和苏国珍两位教授有专著《热力学与统计物理学热点问题思考与探索》(2010年,科学出版社),第一章专文论述了热容量随温度趋于零和能斯特定理能够相互推导,这样热容量随温度趋于零就可以作为热力学第三定律的一个表述。不妨称为“第三定律热容量表述”。

研讨会上,沈抗存教授专门有一个报告认为“第三定律热容量表述”不能成立陈金灿教授现场予以回击。君子之争,气氛芬芳。

作为会议的东道主,我自告奋勇现场评述了两位教授的观点。一方面,我觉得陈教授的表述未必普适。热容量是具体物质的性质,一个普适性的公理中,不能包含具体物质的性质。例如说,假如一种物质系统或者其状态或者过程,无法定义热容量怎么办? 另外一方面,沈教授的拿出的是一个模型,物理上能实现,对陈教授的批判不具备终极杀伤力。

我猜测,这个问题很可能属于科学上难以定论类。注意到,对热力学第三定律及其热容量表述,文献中有三种看法。

其一,历史上,曾经试图把“第三定律热容量表述”作为一种表述。

M. W. Zemansky,Heat and Thermodynamics (5ed. ed., 1968) p.499

Nernst originally stated, as the third law, that the temperature derivative of the change of Helmholtz function during an isothermal process approaches zero as the temperature approaches zero.   He didnot think in terms of entropy and, moreover, was of the opinion that this statement and also the unattainability statement could be derived from thesecond law with the additional assumption that the heat capacities of all materials approached zero as the temperature approached zero.

其二,“第三定律热容量表述”有反例。

D. C. Mattis,Statistical mechanics made simple : a guide for students and researchers (2003) p.38


其三,这是一笔糊涂账,没有必要纠缠。

B. N.Roy, Fundamentals of Classical and Statistical Thermodynamics (2002) p.207

The third law is a very useful principle,  but an entirely satisfactory statement of it cannot be made.   As we have just seen, any statement of this law will be either subjected to exception or limited to a group of substances such as 'perfect crystalline substances'.  Unfortunately, the definite identification of the members of such a group is rather difficult.

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___插播:如果您有未成年女儿,不妨把这个世界想得邪恶一点!___

夜半,某985大学校卫队发现一个半癫疯的女生,意识模糊,步伐不稳。带回后发现是本校二年级学生,清丽。验血,发现吸毒过量。经过心理辅导,发现一个巨大的隐情!她初三时,被陌生人诱奸!

那时她在一所县城中学上学,每天都是单独上下学。自认为有一点独立处理和应对问题的能力。中考前夕,她放学回家,碰到一个大哥哥或者叔叔,自称是警察,希望单独向她调查一点事情。“那个人完全不像坏人!”于是把她带到了一个无人的地方。女孩完全不懂事,只记得他脱掉了她的裤子,压在她的身上。把她的衣服弄脏了,而且她还流了几滴血。然后她自己穿好衣服回家了,也没有告诉家人。两天后才意识到发生了什么,但是一直没有告诉任何人!

“父母告诉过我不要和陌生人说话,但是没有告诉我不要和‘警察’说话呀!”

事情过去太久,报警也没有任何意义。心理辅导无可奈何:过去的事就不要去想这件事了,积极把未来的日子过好!

我能说的只能是:

如果您有未成年的女儿,不妨把这个世界想得邪恶一点! 更邪恶一点!!

___插播完___

延展阅读:

1《热统》批判第一章

2《热统》批判第二章

3《热统》批判第三章

4,《热统》批判第四章



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