其他答案中已經(jīng)給出了負(fù)熱力學(xué)溫度實(shí)驗(yàn)的例子。 讓我在這里解釋一下熱力學(xué)平衡。
我們通常知道的熱力學(xué)三定律一般都是用卡諾循環(huán)從一組經(jīng)典角度來解釋的。 這組解釋將熱力學(xué)溫度解釋為分子的平均動能。 既然是動能，那么它一定是正的。 它還推斷分子存在“靜止”狀態(tài)，并將該狀態(tài)定義為“絕對零”。
以上都是基于經(jīng)典物理學(xué)。 該溫度處于平衡狀態(tài)熱力學(xué)溫度，我們可以使用某些溫度計(jì)來測量。
但分子真的會靜止嗎？ 有沒有可能動能為“0”？ 進(jìn)入量子世界就不一樣了。 如果分子的動能是“0”熱力學(xué)溫度，我們不是已經(jīng)準(zhǔn)確的測量出了分子的速度嗎？ 這是非常非量子力學(xué)的。
然后我們將熱力學(xué)溫度重新定義為封閉系統(tǒng)中能量與熵的變化率，從而可以用公式計(jì)算溫度。 這時英語作文，我們不需要系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，也不需要直接測量溫度或分子動能。 ，但間接測量。 從那時起，奇怪的事情就發(fā)生了。 這個變化率可以是負(fù)值，因?yàn)殪刈钚〉臓顟B(tài)并不是唯一的，因?yàn)椴粌H所有處于最低能級的粒子的基態(tài)熵最小，理論上所有粒子都處于一些高度規(guī)則的激發(fā)中。 狀態(tài)熵也可以最小化，并產(chǎn)生負(fù)溫度。
你問這個狀態(tài)平衡嗎？ 答案是不平衡，因?yàn)樘幱诩ぐl(fā)狀態(tài)需要外界源源不斷的能量來維持這個狀態(tài)，它們會自發(fā)地回落到熵較大、內(nèi)能較小的狀態(tài)。
此時的溫度是直接通過實(shí)驗(yàn)測得的嗎？ 不，它是從理論上推導(dǎo)出來并間接測量的。 因?yàn)槲覀兂Ｓ玫脑臏y溫原理，物體的熱脹冷縮是基于熱平衡原理的，不屬于這一部分。 （氣體、液體的體積變化、合金的電阻變化等）
但你說這是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明的嗎？ 是的，這個負(fù)溫度是可以計(jì)算和間接測量的。