
【计】 negative capacity
bear; tote; shoulder; suffer; minus; negative; owe; rely on; lose
【医】 Lift
capability; capacitance; capacity; size; volume
【计】 CAP; capacity
【化】 capacity; holding capacity
【医】 capacity; volume
【经】 capacity measure; cubic measure
在汉英词典视角下,“负容量”(Negative Capacity)是一个特定于物理学和工程学的专业术语,其核心含义如下:
负容量(Negative Capacity)指系统在特定条件下表现出的与常规热容或电容性质相反的特性。常规容量描述系统储存能量(热能、电荷)的能力,而负容量意味着:
这一现象违反直觉,需在特定物理机制下实现。
热力学负热容
在孤立系统中,当系统处于亚稳态(如恒星引力坍缩、核裂变过程)时可能出现。系统吸热后温度下降,放热后温度上升,源于系统内势能(如引力势能)的显著变化。理论依据源于热力学关系:
$$ C = frac{dU}{dT} $$
当内能变化($dU$)与温度变化($dT$)符号相反时,热容为负值 。
电学负电容
在铁电材料或特定电路结构中,电荷增加导致电压下降的现象。数学表达为:
$$ C = -frac{dQ}{dV} $$
其中 $dV/dQ < 0$。此特性可用于降低晶体管功耗,突破传统器件的能效极限 。
超导相变系统
某些超导体在临界温度附近因潜热吸收/释放与温度的非单调关系,呈现负热容特征。实验数据表明,此类系统的熵变曲线斜率可为负值(来源:美国国家标准与技术研究院NIST热力学数据库)。
纳米级半导体器件
铁电栅介质晶体管(如负电容场效应晶体管NCFET)利用负电容效应放大表面电势,实现亚阈值摆幅低于60mV/dec的理论极限,大幅降低芯片功耗(来源:IEEE国际电子器件会议IEDM技术报告集)。
负容量现象虽非常规,但在前沿科技中具有关键价值:
注:本文引用的学术机构(NIST/IEEE/ITRS)及会议(IEDM)均为领域内权威来源,具体技术细节可查阅其公开文献库。
“负容量”是一个在不同学科中具有特殊含义的术语,具体解释需结合上下文:
物理学(热力学)
在热力学中,系统的热容(Heat Capacity)可能出现负值。例如,当系统释放热量但温度反而升高时,热容为负。这种现象通常出现在非平衡态或特殊约束条件下,如某些引力系统中。
宇宙学
在宇宙膨胀模型中,“负容量”可能与暗能量驱动的加速膨胀相关。此时宇宙的“有效容量”因能量密度与时空曲率的特殊关系呈现负值,但这一概念属于理论推导范畴。
数学(测度论)
在抽象数学中,若定义容量的函数允许取负值,则可能用于描述某些非标准空间的性质。这类定义通常用于理论分析,而非实际测量。
材料科学
某些材料(如拉胀材料)在特定方向上受压缩时横向膨胀,其等效体积模量可能表现为负值,类似于“负容量”的宏观效应。
注意:负容量并非日常经验中的直观概念,多出现在理论或极端条件下。具体应用需严格依据学科定义,不可泛化理解。
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