负温度英文解释翻译、负温度的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【计】 negative temperature
【化】 negative temperature

分词翻译：

负的英语翻译：

bear; tote; shoulder; suffer; minus; negative; owe; rely on; lose
【医】 Lift

温度的英语翻译：

temperature
【化】 temperature
【医】 T; temperature

专业解析

在汉英词典视角下，“负温度”（Negative Temperature）是一个源于热力学与统计物理学的专业术语，指代一种特殊的热力学状态，其温度值在开尔文温标下为“负”。需注意，此处的“负”并非低于绝对零度（0 K），而是表示系统能量分布与常规正温度系统相反的状态。以下是详细解释：

一、核心定义与物理机制

热力学定义
负温度系统的熵随内能增加而减小（(frac{partial S}{partial U} < 0)），与正温度系统（(frac{partial S}{partial U} > 0)）相反。根据温度定义 (T = left( frac{partial U}{partial S} right)_V)，此时 (T) 为负值。
统计物理解释
在量子体系中，当高能级粒子数多于低能级粒子数（即“粒子布居反转”）时，系统处于负温度态。例如，在激光器中，激发态原子数超过基态原子数，此时系统有效温度为负。

二、存在条件与特性

必要条件：
系统能级必须有上限（如自旋系统、光学晶格），且与外界隔离以维持非平衡态。

热力学特性：
- 负温度系统比任何正温度系统更“热”：热量自发从负温系统流向正温系统。
- 温度标度顺序：(+0 , text{K} to +300 , text{K} to +infty , text{K} to -infty , text{K} to -0 , text{K})，即负温系统能量高于所有正温系统。

三、实验实现与应用

实验验证
1951年，Purcell和Pound首次在核自旋系统中观测到负温度（锂原子核磁矩）。2013年，慕尼黑大学团队在玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中实现负温度态，观察到量子气体反常膨胀现象。
技术应用
- 激光技术：粒子布居反转是激光产生的核心机制，对应负温度态。
- 量子模拟：负温系统用于模拟暗能量等宇宙学模型。

四、权威参考文献

Kittel, C., & Kroemer, H. (1980). Thermal Physics (2nd ed.). W.H. Freeman.
（定义与统计力学基础）

Ramsey, N. F. (1956). Thermodynamics and Statistical Mechanics at Negative Absolute Temperatures. Physical Review, 103(1), 20.
（理论奠基论文）

Braun, S. et al. (2013). Negative Absolute Temperature for Motional Degrees of Freedom. Science, 339(6115), 52–55.
（BEC实验）

Harvard Physics Lecture Notes: Statistical Mechanics of Negative Temperatures.
（链接：phys.harvard.edu）

五、常见误解澄清

误区：“负温度低于绝对零度”。
正解：负温度对应能量高于所有正温度状态，是温度标度中“最热”的部分。

误区：“负温度违反热力学定律”。
正解：负温度系统严格遵循热力学定律，但需满足特定能级结构条件。

网络扩展解释

负温度是物理学中一个反直觉的概念，其本质与常规温度不同，以下是详细解释：

1.基本定义

负温度并非指低于绝对零度的温度，而是描述能量高于正无穷开尔文的状态。当系统能量超过开尔文温标正无穷时，其数学表述温度值变为负数。

2.核心特性

比正温度更“热”：负温度系统的能量高于所有正温度系统。若负温与正温物体接触，热量会从负温物体流向正温物体。
有限能级条件：仅存在于微观粒子能级有限的系统中（如核自旋系统、激光介质），宏观物体无法达到负温状态。

3.微观机制

常规温度下，粒子按玻尔兹曼分布占据低能级；而负温度对应粒子数反转（高能级粒子数多于低能级），能量分布呈现倒置状态。这种现象在激光和核磁共振中常见。

4.数学与物理意义

热力学温度公式为： $$ T = frac{1}{left( frac{partial S}{partial U} right)} $$ 当系统熵随能量增加而减少时，温度表现为负值。这说明负温系统能量已达到熵减的极端状态。

5.应用与历史

1951年由珀塞尔首次在核自旋系统中实现。
应用于量子系统研究（如玻色-爱因斯坦凝聚）和激光技术中的粒子数反转控制。

常见误解澄清

负温度≠零下温度：摄氏或华氏的负温是常规低温，而热力学负温代表更高能量。
绝对零度不可达：负温度系统仍遵循热力学第三定律，不违反物理规律。

负温度拓展了传统温标范围，揭示了极端能量状态下物质的新特性，是量子统计力学的重要研究领域。