负热力学温度的统计解释和负温度热力学

• 作者: 包科达
• 来源期刊: 应用物理
• 学科: 物理学
• 关键词: 负热力学温度 二能级核自旋系统 最概然分布 负温度热力学
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 页码范围: 205-215
• 页数: 11页
• 分类号: O41

摘要

文章以二能级的核自旋系统为例,对负热力学温度的基本概念、研究方向以及其研究的现状,作了较为详细的讨论和介绍。首先,文中从统计力学的角度,给出了二能级核自旋分布的严格数学解;在此基础上的研究表明,为确定系统热力学性质例如玻耳兹曼熵,重要的是系统的最概然分布。研究还表明,系统的负温度并不比绝对零度冷,而比无限大的正温度状态更热。其次,文章指出除能量必须有限条件外,系统能处于热平衡的负温度状态,还必需满足的一个重要条件是: ,其中 是核自旋系统与核之间经过相互作用,达到热平衡所需的弛豫时间;而 是系统与整个晶体通过相互作用,发生能量传递而建立热平衡所需的特征时间。再次,本文在熵增加原理基础上,发展了负温度热力学;研究确认,在负温度系统中,第二类永动机是可以制成的;热力学第二定律的开耳文表述必须改变。在负温系统中功是不能自发地转化为热的,而热却能自发地转化为功,而不产生其它影响。最后,在考虑到可能存在的负温度状态后,热力学第三定律的不可达原理应充实扩展为:通过有限数目手续的操作,既不可能使凝聚系冷却到正绝对零度(+0 K),也不可能使系统加热到负绝对零度(?0 K)。

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序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	包科达		3	18	2.0	3.0