文档介绍：绝对零度浅论
摘要 ：简要介绍了绝对零度的由来、低温的历史以及绝对零度的测量方法， 最后推导得到了绝对零度不能达到。
关键词 ：绝对零度、温度、能斯特定理
正文：
绝对零度的由来 绝对零度，理论上所能达到的最低温度，在此温度下物体没或称开尔文温标来测量温度的。
绝对零度的测量 传统测量绝对零度的方法是采用外推法估算理想气体可以达到的最低温度 (绝对零度)的摄氏温。
图 1 测量绝对零度实验装置
代伟等［2曾］ 报道新型 PTl4 扩散硅压力传感器和 AD590 电流型集成温度传感 器灵敏度高，用它们配合贮气球体测量绝对零度，测量准确性和重复性好。将它 们用于改进的绝对零度测量装置，实验时能明显地观察热力学现象，实验结果精 确。以空气为介质，用改进后的实验装置测得的绝对零度值为-°C,与标准 值相比，百分差为 ％，这在热学与热力学的实验中测量准确度是较高的。测 得平均值为-，而理论值为-，%。
这是由数据采集器 +传感器 +多 媒体计算机构成的一种新型掌上 实验系统。利用手持技术对绝对 零度的测量，其操作简便，现象 明显，绝对误差小于 %。
绝对零度不能达到的原因
按照热力学温标测量温度，绝对温度零度相当于摄氏零下 度
(-)，是自然界中可能的最低温度。在绝对零度下，原子的运动完全停 止了，那么就意味着我们能够精确地测量出粒子的速度(0)。然而1890年德国物 理学家马克斯•普朗克引入的了普朗克常数表明一个事实：粒子的速度的不确定 性、位置的不确定性与质量的乘积一定不能小于普朗克常数，这是我们生活着的 宇宙所具有的一个基本物理定律(海森堡不确定关系)。那么当粒子处于绝对零度
之下，运动速度为零时，与这个定律相悖，因而我们可以在理论上得出结论，绝 对零度是不可以达到的。
1906年能斯特（Nernst）在研究各种化学反应在低温下的性质时引出一个 结论，称为能斯特定理。
Nernst 定理指出［3］，在接近绝对零度时，任何过程中的熵值不变，它既是等 熵过程，又是绝热过程，没有热量的交换（如果有热量的交换AS就不等于零）。 因此，任何凝聚态物质在接近绝对零度时，无论进行什么热力学过程，都不能通 过释放热量而降低温度。而凝聚态物质也不能靠绝热膨胀对环境做功而降低温 度。所以，系统的温度不可能继续降低，因而达不到绝对零度。
从 Nernst 定理推出“绝对零度不可达到原理”，还可以采取如下的证明［4］。 首先考虑降温的手段，即考查经历何种过程降温最有效。显然，放热降温当 然有效，但又必须有更低温度的热源，这是不实际的。因此，只有绝热降温是可 取的方式。这又有两种选择：可逆或不可逆。我们来分析这两种方式。假定以（T, y）为独立参数，y可能是实验可控的体积、压强等。
对于可逆过程，随着温度的增加系统的熵亦增加。在 S－T 图（图 2）上，假 定物体系由 y 线上的一点 A 经历绝热可逆过程（熵不变，沿水平线）到达 y 线的
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B点。两状态的温度分别记为T和T。
AB
如果由 A 经历不可逆绝热过程（熵增加）到达
y2线，则应到达熵更大的一点C,显然有
图2物体系熵随温度T和y的变化趋势 可见，可逆过程降温更为有效，即绝