Cuando se utiliza factor de Boltzmann para los dos estados, vemos que $$N_1/N_2 = \exp\left(\frac{h\omega}{k_BT}\right)\;.$$ Where $N_1$ is the number of atoms in state with lower energy $E_1$ than atoms in state $N_2$ with energy $E_2$. El factor de Boltzmann muestra de que siempre habrá más átomos en estado$N_1$$N_2$, no importa lo mucho que suba la temperatura. Pero si le damos la vuelta hasta que la temperatura más y más, no hemos de esperar que en algún punto de que todos los átomos gustaría estar en el estado con mayor energía $E_2$? Ya que de lo contrario, ¿qué sería de que la energía vaya de subir la temperatura? Gracias.
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Kevin Zhou
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Su intuición es correcta: a pesar de $N_2$ nunca puede exceder $N_1$$T \to \infty$, algo tiene que pasar si seguimos poniendo más energía. Lo que pasa es que la temperatura de "desborde" y va a $-\infty$. Luego se incrementa a medida que poner más energía en la que, finalmente llegando a $-0$ al $N_1 = 0$.
La razón de esto se ve que no es natural porque la temperatura de la $T$ no es la variable de la derecha; a la inversa de la temperatura de $\beta \propto 1/T$ es más fundamental. En este caso, la inversa de la temperatura siempre disminuye cuando ponemos más energía; se cambia continuamente de$+\infty$$-\infty$.
valerio92
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La razón por la $N_2$ nunca puede exceder $N_1$ en su expresión es de que un estado en el que $N_2>N_1$ es un no-estado de equilibrio, y su expresión no va a permitir que el caso ya que se deriva de la canónica de densidad de probabilidad, que sólo es válido en el equilibrio.
Un estado en el que $N_1>N_2$ es un no-estado de equilibrio debido a que un sistema no puede normalmente permanecen en un estado excitado durante un tiempo infinito: después de un cierto período de tiempo finito, una fluctuación en el campo electromagnético hará que la emisión espontánea y el estado excitado se descompone al nivel de energía más bajo (hasta que, finalmente, el estado es alcanzado).
$N_1=N_2$ significa que el número de transición desde el nivel 1 al nivel 2 coincide con el número de transiciones de nivel 2 a nivel 1, por lo que es una dinámica de equilibrio.
De no equilibrio situaciones en las que $N_2>N_1$ puede lograrse de muchas maneras, un proceso conocido como la inversión de la población.
