¿Cómo es la temperatura negativa más caliente que temperatura infinita?

Question

Recientemente he leído los artículos que indica que la negativa de Kelvin que se ha logrado. Yo estaba un poco especulativo en primera como yo, sin embargo, ¿cómo puede obtener frío que 0 Kelvin, pero después de hacer algunas investigaciones tiene sentido en cómo esto es posible.

Sin embargo, la única cosa que yo todavía no estoy seguro es de que se declaró que la escala de temperatura no puede ser pensado como una manera lineal, sino más bien como un bucle que va en el siguiente orden, "+0 K, ... , +300 K, ... , +∞ K, −∞ K, ... , -300 K, ... , -0 K".

¿Cómo puede negativa Kelvin ser más caliente que el infinito de la temperatura?

Answer 1

La otra respuesta dada es correcta, pero para la integridad, voy a dar la termodinámica, en lugar de la mecánica estadística, la explicación.

La termodinámica nos da ese $$\frac{\partial E}{\partial S}=T$$

Esto significa que cuando la entropía, como una función de la energía aumenta, la temperatura también debe aumentar.

En un nivel macroscópico, esto hace perfecto sentido porque nunca vas a pensar acerca de un sistema de alcanzar un máximo de temperatura debido a que la energía y la entropía siempre van a aumentar juntos.

Por supuesto, se debe recordar que esta definición de la temperatura, se estaba dando mucho antes de que la gente pensaba acerca de la mecánica cuántica. Aún más, que se preocupa sólo de la temperatura, porque se dieron cuenta de que podían usar de una diferencia de temperatura de conseguir un trabajo fuera de un sistema. Un buen ejemplo de esto es el motor de calor de Carnot. La razón por la que referencia el motor de calor de Carnot es que demuestra que cuando la temperatura estaba siendo definido matemáticamente, que fue alrededor de este tiempo, ellos estaban preocupados con el flujo de calor. Sabemos que el calor fluye de un cuerpo caliente a un cuerpo frío, así que esto significa, casi exclusivamente, que el calor fluye desde lo alto de energía de baja energía.

Por ejemplo, en un sistema con sólo dos estados de energía que contienen $N$ de las partículas, el estado de máxima entropía es al $\frac N2$ de las partículas son en ambos estados 1 y 2. El estado de máxima energía, sin embargo, es cuando todos los $N$ de las partículas son en el nivel de energía 2.

Eso significa que, si queremos superar el estado de máxima entropía, energía aumentará a medida que la entropía disminuye, por lo tanto, $\frac{\partial E}{\partial S} < 0$.

Así, negativo kelvin puede ser "más calientes" de infinito de la temperatura debido a que nuestra definición de la temperatura no tiene nada que ver con "caliente" como nos sentimos en el nivel macroscópico, es sólo un intercambio entre la energía y la entropía.

Además, la negativa de kelvin es más caliente que el infinito de la temperatura, no porque se siente más caliente, pero debido a que el calor fluye desde el negativo de la temperatura del objeto a la temperatura positiva objeto porque se puede demostrar matemáticamente que la temperatura negativo objeto está en un estado de mayor energía. Tiene sentido pensar de esa manera, ya que el 90% de la química está buscando el bajo estado de energía.

En lo que respecta a la cuestión de nuestra escala de temperatura que va en un bucle, no es una solución a este uso de la termodinámica beta, $$\beta=\frac{1}{kT}$$Consider this graph which shows that temperature as a function of energy is asymptotic and thus discontinuous, while $\beta$ es continua como una función de la energía.

También vale la pena destacar es que el $\beta$ tiene unidades de energía, y por lo tanto es físicamente más relevantes de la temperatura debido a que la energía es fundamental para toda la materia, mientras que la temperatura es básicamente nada más que una construcción matemática para describir el "caliente" y "frío".

Answer 2

Es todo acerca de la definición de la temperatura de la misma.

Todos los átomos de cualquier compuesto con una temperatura T tienen diferentes energías asociadas con ellos, por lo tanto la temperatura no tiene sentido en el nivel molecular. Así que cuando nos fijamos en la distribución de energía de todos los átomos que forman un compuesto, usted encontrará que su temperatura en el lugar de la energía E del eje, que tiene la más alta probabilidad asociada con ella.

La probabilidad de que un determinado valor de la energía (o estado) se puede calcular con: $$P \propto e^{\frac{-\Delta E}{KT}}$$ $K$ siendo la constante de Boltzmann.

En temperaturas positivas, siempre vas a encontrar más átomos en un estado de energía inferior. Por lo que su probabilidad P para la búsqueda de los átomos en los más altos estados de energía disminuirá debido a $\Delta E$ es cada vez más grande y más grande a medida que vas subiendo. Pero cuando usted puede conseguir algunos de los átomos a permanecer en un estado de mayor energía, que iban a entoncés no rellenar, entonces su probabilidad ha aumentado para que el estado de energía más alto. Y la única manera de encajar esto en la ecuación es T negativa.

Ahora, al traer un segundo compuesto B de cualquier temperatura positiva a la original de Un compuesto, que ha negativas de la temperatura, la energía fluye de Un compuesto a compuesto B. lo que significa Que es Un hoter, independientemente de la temperatura de B. Esto es debido a que este inusual estado de energía es muy inestable y solo puede ser mantenida por un "átomo trampa".

Referencia: http://m.youtube.com/watch?v=yTeBUpR17Rw