Почему нельзя достичь абсолютного нуля?

[follow_the_sun]

Сегодня на лекции было замечание от преподавателя о невозможности достижения абсолютного нуля температуры. Он сказал, что не знает почему. Мне бы хотелось разобраться (или получить общее представление).

[Munin]

Вообще-то для этого надо понимать, что такое температура с точки зрения статфизики. А вам, afair, читают именно макроскопическую термодинамику. Так что пока без шансов.

[follow_the_sun]

Munin
А из общей физики не подойдет: мера средней кинетической энергии молекул

[Pphantom]

follow_the_sun в сообщении #1378566 писал(а):

мера средней кинетической энергии молекул

А это не так. С точки зрения статфизики это неверно, с точки зрения термодинамики - такое определение ничего не определяет, поскольку для него данных нет.

[follow_the_sun]

Munin в сообщении #1378564 писал(а):

Вообще-то для этого надо понимать, что такое температура с точки зрения статфизики.

Разве нельзя, зная статфизическое определение температуры, логически прийти к невозможности достижения абсолютного нуля?

[Munin]

Можно именно зная. А знаете ли вы его? Для начала, знаете ли вы, что такое статистическое обобщение и энтропия?

[DimaM]

В термодинамике недостижимость абсолютного нуля следует из теоремы Нернста (aka третье начало).
А вот для ее доказательства уже нужна статфизика.

[follow_the_sun]

Munin
Нет. Кстати, в интернете тоже легко не гуглится.

Munin в сообщении #1378595 писал(а):

энтропия?

только с точки зрения феноменологической термодинамики

[gris]

(Оффтоп)

follow_the_sun в сообщении #1378566 писал(а):

А из общей физики не подойдет: мера средней кинетической энергии молекул

Дилетантский вопрос: в школе, вроде бы, такое определение используется с добавлением слов "хаотического движения". А что такое " хаотического" объясняется мутно. Я совсем недавно слышал, что это равносильно требованию равенства нулю средней скорости молекул. Но ведь, скажем, при круговом движении некоторого объёма жидкости средняя скорость равна нулю(?), а среднюю кинетическую энергию можно произвольно менять при постоянстве температуры.

[DimaM]

gris в сообщении #1378656 писал(а):

илетантский вопрос: в школе, вроде бы, такое определение используется с добавлением слов "хаотического движения". А что такое " хаотического" объясняется мутно. Я совсем недавно слышал, что это равносильно требованию равенства нулю средней скорости молекул. Но ведь, скажем, при круговом движении некоторого объёма жидкости средняя скорость равна нулю(?), а среднюю кинетическую энергию можно произвольно менять при постоянстве температуры.

Среднюю скорость нужно определять по физически бесконечно малому объему. Удобно записать в духе Больцмана: пусть $f({\bf v})$ - функция распределения по скоростям, тогда ее моменты:

$\int f({\bf v})\,d^3v=\rho$ - плотность.

$\dfrac{1}{\rho}\int f({\bf v})\,{\bf v}\,d^3v={\bf u}$ - массовая скорость (та самая средняя).

$\dfrac{1}{\rho}\int f({\bf v})({\bf v}-{\bf u})^2\,d^3v=3kT$ - температура.

Все величины определяются локально, то есть являются функциями координат.

[Munin]

follow_the_sun в сообщении #1378566 писал(а):

Munin
А из общей физики не подойдет: мера средней кинетической энергии молекул

А, так это вы про температуру! А то я второй день тупо смотрю на это сообщение, как на приблудившееся из соседней темы (про функции Гельмгольца и Гиббса).

Нет, это свойство температуры - следствие более глубокого определения, и теоремы о равнораспределении энергии по степеням свободы.

Давайте для начала возьмём вот этот написанный мной текстик про температуру:
Munin: Температура post1057395.html#p1057395

И дальше ещё тему «Абсолютный ноль» . (Я гляжу, у меня там хорошие посты на 2-й странице, а дальше обсуждение ушло в сторону и перестало быть особенно конструктивным.)

[lel0lel]

Не вдаваясь в термодинамические, статистические и квантово-механические аспекты недостижимости нулевой температуры макросистемы, можно заметить, что если бы гипотетически у нас имелась система с нулевой температурой, то измерить её температуру с абсолютной точностью было бы нельзя, при измерении температура всегда получалась бы выше нуля.

[Igrickiy(senior)]

lel0lel в сообщении #1378744 писал(а):

Не вдаваясь в термодинамические, статистические и квантово-механические аспекты недостижимости нулевой температуры макросистемы, можно заметить, что если бы гипотетически у нас имелась система с нулевой температурой, то измерить её температуру с абсолютной точностью было бы нельзя, при измерении температура всегда получалась бы выше нуля.

Вы считаете невозможность измерения чего-либо серьёзным аргументом при обсуждении законов природы?
Как тогда быть с соотношением неопределённости Гейзенберга?
Или, если хотите, с теоремой Котельникова?

[pppppppo_98]

follow_the_sun в сообщении #1378580 писал(а):

Разве нельзя, зная статфизическое определение температуры, логически прийти к невозможности достижения абсолютного нуля?

Третье начало термодинамики (ака закон нернста) приобрел характер аксиомы - то есть утверждения которое доказать логическими утверждениями не возможно, но которой не противоречат накопленный за долгие годы наблюдательный материал... Вцелом ситауция такая - достичь 0 - это равносильно полностью упорядочить систему в самом нижнем состоянии и полностью изолироваться от возмущений возникающих из=за взаимодействия с окружающей средой (в том числе к примеру от гравитационного воздействия молекул газа выбросов Сириуса), а это не возможно... посему в любой реальной системе состояния максимальной упорядоченности невозможно

-- Ср фев 27, 2019 19:59:20 --

follow_the_sun в сообщении #1378580 писал(а):

Разве нельзя, зная статфизическое определение температуры, логически прийти к невозможности достижения абсолютного нуля?

Но как ... температура ведь там определяется как параметр (причем ненаблюдаемый впрямую) о состоянии системы в состоянии термодинамического равновесия. Для того, что прийти к абсолютному нулю - то есть состоянии полной упорядоченности - надо выкинуть нулевое начало термодинамики - утверждения о том, что существуеь термодинамиеское равновесие.

-- Ср фев 27, 2019 20:02:35 --

lel0lel в сообщении #1378744 писал(а):

Не вдаваясь в термодинамические, статистические и квантово-механические аспекты недостижимости нулевой температуры макросистемы, можно заметить, что если бы гипотетически у нас имелась система с нулевой температурой, то измерить её температуру с абсолютной точностью было бы нельзя, при измерении температура всегда получалась бы выше нуля.

и то правда...в метрологии наибольшую сложность всегда вызывает именно термодинамические измерения

[lel0lel]

(Оффтоп)

Igrickiy(senior)
В моём утверждении нет какой-либо аргументации. Это лишь утверждение, которое уместно в данной теме. Оно может привести к правильным рассуждениям о термодинамическом равновесии системы с термометром, о проблеме измерения в квантовой теории, и, как результат, привести к ответу о недостижимости нуля.

Igrickiy(senior) в сообщении #1378750 писал(а):

Как тогда быть с соотношением неопределённости Гейзенберга?
Или, если хотите, с теоремой Котельникова?

Полагаю эти вопросы ради вопросов. Если нет, то можно обсудить их в личных сообщениях, так как здесь это будет неуместно.