對(duì)負(fù)溫度的有關(guān)解釋

1、.對(duì)負(fù)溫度的有關(guān)解釋負(fù)溫度是描繪從零到正無窮的開氏溫標(biāo)所不能描繪的狀態(tài)。在開氏溫度到達(dá)正無窮后還有溫度，即負(fù)溫度.負(fù)溫度是物理上的一個(gè)概念。同樣，我們可以用物理上的原理解釋負(fù)溫度。我們都知道，通常所說的溫度與原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)聯(lián)絡(luò)在一起。隨著溫度的升高，原子的能量也升高，原子運(yùn)動(dòng)得就會(huì)劇烈，無序度就會(huì)增高。在低溫時(shí)，高能量原子的數(shù)目總是少于低能量原子的數(shù)目，所以隨著溫度的升高，高能量原子數(shù)目逐漸增多，原子的混亂度也隨之增加。而當(dāng)所有原子的能量無限增大后，這時(shí)高能量原子的數(shù)目就會(huì)多于低能量原子的數(shù)目，隨之會(huì)出現(xiàn)一個(gè)反常的現(xiàn)象，那就是原子的混亂度會(huì)隨著溫度的繼續(xù)升高而降低，變無序?yàn)橛行颉＿@種情形可以用

2、一個(gè)例子來形象地說明：地上有一把擺得很整齊的筷子，當(dāng)有外力作用時(shí)，它們就會(huì)混亂起來，有的斜著，有的立著，有的懸在空中。當(dāng)外力繼續(xù)作用時(shí)，很可能所有的筷子瞬間都立了起來，這時(shí)，原來的無序狀態(tài)就消失了。這時(shí)的狀態(tài)就是負(fù)溫度狀態(tài)。但是，負(fù)溫度不是描繪宏觀物體狀態(tài)的概念，它是描繪微觀粒子能量反轉(zhuǎn)狀態(tài)的數(shù)學(xué)表述。這一概念的提出在物理學(xué)史上經(jīng)歷了30多年。早在1917年，愛因斯坦在研究黑體輻射對(duì)氣體平衡計(jì)算時(shí)，發(fā)現(xiàn)輻射具有兩種形式，自發(fā)輻射和受激輻射，從而提出了受激輻射的理論。1928年，德國(guó)的蘭登伯在研究氖氣色散現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)激發(fā)電流超過一定值時(shí)，氖氣的反常色散效應(yīng)增強(qiáng)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)際上間接證實(shí)了受激輻射的

3、存在，也直接給出了受激輻射的發(fā)生條件是實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)這一思想至關(guān)重要，然而在當(dāng)時(shí)人們的心目中，認(rèn)為這是不可思議的，因?yàn)樵跓崞胶鈼l件下，低能級(jí)粒子數(shù)總要比高能級(jí)粒子數(shù)多，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)就等于要破壞熱平衡。因此粒子數(shù)反轉(zhuǎn)思想未能引起更多人的注意。直到1951年，美國(guó)物理學(xué)家珀塞爾首先提出“負(fù)溫度概念，并把粒子數(shù)反轉(zhuǎn)稱為“負(fù)溫度狀態(tài)。這一溫度概念的提出，解開了人們的思想禁錮，打破了人們對(duì)溫度的原有想象。一直以來，在人們的傳統(tǒng)思維中，認(rèn)為比0開低的溫度，肯定能量更低，也更寒冷。事實(shí)卻相反，當(dāng)溫度趨于無窮大時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)負(fù)溫度狀態(tài)。如今我們明白了，所謂的負(fù)溫度，是能量比正溫度還要高的狀態(tài)。假如從冷熱來說，負(fù)溫度比正溫度更“熱。假如正負(fù)溫度的兩物體熱接觸，熱量將從負(fù)溫物體傳到正溫物體。并且，負(fù)溫度只能出如今組成宏觀物體的微觀粒子的能級(jí)是有限的情況。假如能級(jí)無限，粒子的能量就會(huì)無限上升，而不會(huì)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。例如只考察某粒子的自旋在磁場(chǎng)中的能量。就是有限的能級(jí)。而平常多數(shù)系統(tǒng)例如原子組成的系統(tǒng)，由于原子能級(jí)無