Главная > Физика > Введение в молекулярную физику и термодинамику
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 18. Применение теоремы Нернста к фазовым переходам

Применение теоремы Нернста к переходу между двумя фазами, например твердой и жидкой, дает некоторые новые результаты. Так как теплота перехода подводится при постоянной температуре, то

Зависимость энтропий твердой и жидкой фаз вдоль линии перехода от температуры имеет вид

где — соответственно энтропии твердой и жидкой фаз при абсолютном нуле.

Удельная теплоемкость С должна измеряться вдоль кривой перехода, ибо

Подставляя (18.2) в (18.1), получаем

Согласно теореме Нернста, следовательно,

Это соотношение можно проверить на опыте, поскольку мы можем измерить как теплоту перехода при определенной температуре, так и значения теплоемкости двух фаз до очень низких температур. Известным примером является белое и серое олово. При 286° К теплота перехода равна 532 кал/моль, откуда разность энтропий равна Значения теплоемкости обеих модификаций измерялись примерно до 10° К. Интеграл в правой части (18.4) оказался равным кал/град; следовательно, теорема Нернста подтверждается в пределах точности измерений.

Интересные заключения можно сделать также относительно перехода в газовую фазу, однако мы не можем здесь на этом останавливаться.

Можно сделать некоторые выводы, рассматривая уравнение Клаузиуса — Клайперона (см. § 16):

Согласно теореме Нернста,

следовательно, при все кривые перехода на -диаграмме должны быть нормальны к оси Лучшим примером является кривая плавления гелия на фиг. 31, которая действительно имеет тенденцию стать горизонтальной.

Наконец, мы должны сделать очень важный вывод из выражения (18.2) для энтропии. Интегралы, входящие в выражение (18.2), конечны, если только

Темлоемкость всех известных веществ действительно равна нулю при абсолютном нуле. Теплоемкость твердых тел (см. часть I, § 11) стремится к нулю, как теплоемкость электронов в металлах (см. часть I, § 12) стремится к нулю, как Теплоемкость газов также стремится к нулю из-за явлений вырождения (см. часть I, § 12), так что и во всех этих случаях теорема Нернста подтверждается.

Задачи

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

Ответы

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

Литература

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление