爱因斯坦与热力学第三定律

云脑智库 2022-09-30 00:00

1911年10月下旬,31岁的爱因斯坦参加了一个讨论量子力学的会议,名为索尔维大会的精英会议。当时,23位出席会议的科学家中有4位已经获得了诺贝尔奖,另外还有5位也将获得诺贝尔奖,包括爱因斯坦。尽管他关于相对论的想法慢慢获得了关注,但他关于光量子化的激进理论却完全被忽视了。那么爱因斯坦是如何出现在这个量子会议上的呢?答案与化学家瓦尔特·能斯特有关,他创造了热力学第三定律。

能斯特非常擅长实验,在20世纪初他专注于制造氮基肥料。1898年,当时的英国科学家威廉·克鲁克斯确地预测了目前的耕作方法正在耗尽土壤中的氮,随着人口的增长,小麦很快就会耗尽,数百万人将挨饿。克鲁克斯的这句话启发了那一代化学家,能斯特也不例外,因此他开始研究在不同压力和温度下的许多不同的化学反应。

他把热力学原理应用到低温现象和化学反应过程中,发现了一个新的规律:绝对温度在趋近于零时,熵也趋近于零。几个月后,这个定理就被他称为热力学第三定律,但它更像是一个热假设,因为它完全基于实验数据而没有理论推导。然后,能斯特从化学平衡转向了一个全新的物理领域:极低温的世界。

能斯特建立了自己的临时氢液化器,并开始测量物体的比热,比热是物体每升高一度所需的热能。他们很快发现,当物体接近绝对零度时,它们的比热都趋于零。如果比热是零,那么物体不需要热量就可以使温度升高,这意味着物体温度不会停留在绝对零度。换句话说,绝对零度是一个最低极限,也是我们无法达到的极限。

能斯特越来越相信自己正处在一个深刻思想的边缘,但他的理论缺乏理论基础,这一事实阻碍了他的发展。在1909年或1910年初,能斯特注意到1907年专利局职员爱因斯坦发表的一篇晦涩的论文,使用量子力学从理论上证明比热为零。

量子力学可以说始于1900年12月,普朗克假设光的能量是量子化的来解决辐射问题。1907年,爱因斯坦写了一篇论文,利用普朗克量化光的概念来理解固体是如何发射和吸收热量的。换句话说,爱因斯坦用普朗克量子推导了比热。

为了确定比热,爱因斯坦做了一个模型,他假设分子是在三维振动的简单振动子。爱因斯坦从普朗克那里得到了振动分子的平均能量随温度变化的方程,然后他将其乘以分子数的三倍。最后,他将能量作为温度的函数求导,得到了比热的方程。他得到的方程似乎与其他人的实验数据非常吻合,更重要的是,该方程显示固体在接近绝对零度时比热趋近于零。

当能斯特读到这篇论文时,他非常兴奋,因为有了理论的支持。能斯特写道:“爱因斯坦的量子假说可能是有史以来最了不起的思想建构之一。”1910年之前,没有其他论文引用爱因斯坦1907年的论文。在能斯特引用之后的三年里,有超过40篇论文引用了爱因斯坦1907年的论文。

突然间,许多科学家对量子力学和固体的量子力学观点产生了兴趣,就连普朗克也在1912年利用量子力学为能斯特的热力学第三定律进行了改写:完美晶体的熵在绝对零度下为零。大约在同一时间,能斯特创造了热力学第三定律的最终版本,即任何过程都不可能在有限的步骤内达到绝对零度。直到今天,科学家们还在争论这一定律的适当形式。

很快,能斯特组织了第一次国际物理会议,并让索尔维向世界顶级科学家发出了19份邀请。并且,他又亲自向几个人发出了邀请,其中就包括爱因斯坦。

云脑智库 努力是一种生活态度,与年龄无关!专注搬运、分享、发表雷达、卫通、通信、化合物半导体等技术应用、行业调研、前沿技术探索!专注相控阵、太赫兹、微波光子、光学等前沿技术学习、分享
评论
  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 194浏览
  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 134浏览
  • Ubuntu20.04默认情况下为root账号自动登录,本文介绍如何取消root账号自动登录,改为通过输入账号密码登录,使用触觉智能EVB3568鸿蒙开发板演示,搭载瑞芯微RK3568,四核A55处理器,主频2.0Ghz,1T算力NPU;支持OpenHarmony5.0及Linux、Android等操作系统,接口丰富,开发评估快人一步!添加新账号1、使用adduser命令来添加新用户,用户名以industio为例,系统会提示设置密码以及其他信息,您可以根据需要填写或跳过,命令如下:root@id
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:14 145浏览
  •  万万没想到!科幻电影中的人形机器人,正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日,乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车,再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔,银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司,在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1,这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人,得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业,智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 658浏览
  • 本文介绍瑞芯微开发板/主板Android配置APK默认开启性能模式方法,开启性能模式后,APK的CPU使用优先级会有所提高。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。源码修改修改源码根目录下文件device/rockchip/rk3562/package_performance.xml并添加以下内容,注意"+"号为添加内容,"com.tencent.mm"为AP
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:09 203浏览
  • 故障现象 一辆2007款日产天籁车,搭载VQ23发动机(气缸编号如图1所示,点火顺序为1-2-3-4-5-6),累计行驶里程约为21万km。车主反映,该车起步加速时偶尔抖动,且行驶中加速无力。 图1 VQ23发动机的气缸编号 故障诊断接车后试车,发动机怠速运转平稳,但只要换挡起步,稍微踩下一点加速踏板,就能感觉到车身明显抖动。用故障检测仪检测,发动机控制模块(ECM)无故障代码存储,且无失火数据流。用虹科Pico汽车示波器测量气缸1点火信号(COP点火信号)和曲轴位置传感器信
    虹科Pico汽车示波器 2025-01-23 10:46 74浏览
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 321浏览
  • 数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路,在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立,提高低压系统的抗干扰能力,同时还可确保高、低压系统之间的安全交互,使系统稳定工作,并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是,数字隔离芯片历经多年发展,其应用范围已十分广泛,凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么,电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一
    华普微HOPERF 2025-01-20 16:50 122浏览
  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 592浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 175浏览
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 158浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦