- 材料熱力學(xué)三定律
熱力學(xué)三定律分別如下：
1. 熱力學(xué)第一定律，也被稱為能量守恒定律，即在一個(gè)孤立的系統(tǒng)中，能量不能被創(chuàng)造或減少，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。
2. 熱力學(xué)第二定律，這個(gè)定律描述了熱量不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，這個(gè)過程需要一個(gè)外界的能量輸入。這個(gè)定律有幾種表述方式，其中之一是熵增加原理，即在一個(gè)孤立的系統(tǒng)里，熵（一個(gè)用來描述系統(tǒng)混亂程度或者能量分布狀態(tài)的物理量）總會(huì)增加，除非有外部的干擾。
3. 熱力學(xué)第三定律，是一種理想化的概念，它描述了一個(gè)微觀粒子的行為。在絕對(duì)零度時(shí)，所有粒子（包括原子分子以及晶格振動(dòng)等）都處于基態(tài)，處于基態(tài)的粒子具有最低的能量狀態(tài)。對(duì)于單個(gè)粒子，由于不確定性原理，我們無法準(zhǔn)確地測(cè)量出單個(gè)粒子的位置和動(dòng)量，因此無法準(zhǔn)確測(cè)得單個(gè)原子的量子態(tài)。因此，對(duì)于單粒子，第三定律并不適用。
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相關(guān)例題：
材料熱力學(xué)三定律包括熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第三定律。其中，熱力學(xué)第三定律最為復(fù)雜，涉及到量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的知識(shí)。
假設(shè)有一個(gè)金屬晶體，其晶格常數(shù)與溫度分別為a米和T攝氏度。已知金屬晶體的自由能密度可以表示為：
F = kT(B/T + ln(a))
其中kB是玻爾茲曼常數(shù)，B是與晶格振動(dòng)相關(guān)的量?，F(xiàn)在要計(jì)算該金屬晶體的熵變?chǔ)，需要用到熱力學(xué)第三定律。根據(jù)熱力學(xué)第三定律，金屬晶體的每個(gè)晶胞中的電子可以處于任意狀態(tài)，因此需要用到量子統(tǒng)計(jì)方法。
根據(jù)量子統(tǒng)計(jì)方法，金屬晶體的每個(gè)電子可以處于不同的能級(jí)上，每個(gè)能級(jí)的能量為E_n = E_0(n+1)，其中E_0是基態(tài)能量，n是量子數(shù)。每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)目為N_n = (e^(E_n/kT))^-1，其中k是玻爾茲曼常數(shù)。金屬晶體的總熵變?chǔ)可以表示為：
ΔS = Σ(N_nΔn/T) + Σ(N_n/T^3)
其中Σ表示求和，Δn表示每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)目與總電子數(shù)目的差值。最后，根據(jù)金屬晶體的晶格常數(shù)和溫度，可以求出ΔS的值。
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