Почему при установлении теплового равновесия тела не остывают до абсолютного нуля?

Почему при установлении теплового равновесия тела не остывают до абсолютного нуля?

Представим, что мы приводим в тепловой контакт два тела, причем частицы одного из тел могут беспредельно делиться на сколь угодно мелкие «осколки».

При какой же температуре может установиться тепловое равновесие между такими гипотетическими телами?

При тепловом равновесии температуры тел равны, а из молекулярно-кинетической теории следует, что абсолютная температура тела пропорциональна средней кинетической энергии составляющих его частиц - молекул или атомов. Поэтому в процессе установления теплового равновесия суммарная внутренняя энергия двух тел будет перераспределяться между частицами обоих тел до тех пор, пока частицы одного тела не будут иметь такую же среднюю кинетическую энергию, как частицы другого тела.

При тепловом контакте реальных тел суммарное число частиц остается неизменным, поэтому перераспределение энергии между всеми частицами приводит к установлению общей для двух тел промежуточной температуры. В рассматриваемом же гипотетическом случае частицы одного из тел могут делиться беспредельно, из-за чего число «осколков» при перераспределении энергии будет беспредельно увеличиваться. И поэтому средняя энергия, приходящаяся на одну частицу или осколок, будет стремиться к нулю. Нулевая же средняя кинетическая энергия частиц соответствует абсолютному нулю температуры.

Итак, мы приходим к выводу, что согласно классической физике тепловое равновесие между указанными телами было бы возможно только при абсолютном нуле температуры.

Как показывает опыт, такого «предельного охлаждения» при тепловом контакте двух реальных тел никогда не происходит. И это можно рассматривать как еще одно опытное подтверждение того, что вещество имеет дискретную структуру, то есть состоит из отдельных частиц, сохраняющих целостность при взаимодействиях друг с другом.



Квантовая физика.