Воскова фігура Альберта Ейнштейна у музеї мадам Тюссо у Стамбулі/Depositphotos
Професор Хосе Марія Мартін-Олалла з Університету Севільї у своїй нові роботі вирішує проблему термодинаміки, що залишалась невирішеною протягом 120 років і виправляє Альберта Ейнштейна.
У своєму дослідженні Хосе Марія Мартін-Олалла демонструє, що теорема Нернста нерозривно пов’язана з другим законом термодинаміки всупереч тому, що стверджував Ейнштейн. У основі теореми Вальтера Нернста лежить експериментальне спостереження, проведене ним у 1905 році. За його результатами Нернст зробив висновок, що ентропія прагне до нуля, коли температура наближається до нуля, відповідно до другого закону термодинаміки.
Нернст стверджував, що абсолютний нуль має бути недосяжним. В іншому випадку теоретично можливо було б сконструювати двигун, який б використовував абсолютний нуль у якості охолоджувача для перетворення усього тепла у роботу, що порушує принцип постійного зростання ентропії.
Однак Альберт Ейнштейн піддав сумніву аргументи Нернста, заявивши, що такий двигун неможливо побудувати і тому мова не може йти про порушення другого закону термодинаміки. Ейнштейн відокремив теорему Нернста від другого закону термодинаміки і сформулював як третій незалежний закон.
За словами Хосе Марії Мартіна-Олалли, і Нернст і Ейнштейн знехтували двома важливими нюансами. Формалізм другого принципу термодинаміки, з одного боку, вимагає існування машини, запропонованої Нернстом, і, з іншого боку, щоб ця машина була віртуальною, що не споживає тепла, не виконує роботи і не ставить під сумнів другий принцип. Поєднання обох ідей дозволяє нам дійти висновку, що обмін ентропією прагне до нуля, коли температура прагне до нуля, і що абсолютний нуль недосяжний.
«Фундаментальна проблема термодинаміки — відрізнити відчуття температури, відчуття тепла та холоду від абстрактного поняття температури як фізичної величини. У дискусії між Нернстом і Ейнштейном температура була лише емпіричним параметром: умова абсолютного нуля представлялася умовою, коли тиск чи обсяг газу ставали близькими до нуля. Формально другий принцип термодинаміки дає більш конкретне уявлення про природний нуль температури. Ідея пов’язана не з якимось відчуттям, а з тією машиною, яку уявив Нернст, але яка має бути віртуальною. Це радикально змінює підхід до доказу теореми», — пояснює Хосе Марії Мартіна-Олалла.
Мартін-Олалла також доходить висновку, що єдиною спільною властивістю матерії близько абсолютного нуля, не пов’язаною з другим законом термодинаміки, є зникнення теплоємностей, також описане Нернстом у 1912 році.
«Другий принцип містить ідею того, що ентропія унікальна за абсолютного нуля. Зникнення питомих теплоємностей лише додає, що це унікальне значення дорівнює нулю. Це більше схоже на важливий додаток, ніж на новий принцип», — наголошує Мартін Олалла.
Результати дослідження були опубліковані у журналі The European Physical Journal Plus
Джерело: SciTechDaily