負溫度英文解釋翻譯、負溫度的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 negative temperature
【化】 negative temperature

分詞翻譯：

負的英語翻譯：

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

溫度的英語翻譯：

temperature
【化】 temperature
【醫】 T; temperature

專業解析

在漢英詞典視角下，“負溫度”（Negative Temperature）是一個源于熱力學與統計物理學的專業術語，指代一種特殊的熱力學狀态，其溫度值在開爾文溫标下為“負”。需注意，此處的“負”并非低于絕對零度（0 K），而是表示系統能量分布與常規正溫度系統相反的狀态。以下是詳細解釋：

一、核心定義與物理機制

熱力學定義
負溫度系統的熵隨内能增加而減小（(frac{partial S}{partial U} < 0)），與正溫度系統（(frac{partial S}{partial U} > 0)）相反。根據溫度定義 (T = left( frac{partial U}{partial S} right)_V)，此時 (T) 為負值。
統計物理解釋
在量子體系中，當高能級粒子數多于低能級粒子數（即“粒子布居反轉”）時，系統處于負溫度态。例如，在激光器中，激發态原子數超過基态原子數，此時系統有效溫度為負。

二、存在條件與特性

必要條件：
系統能級必須有上限（如自旋系統、光學晶格），且與外界隔離以維持非平衡态。

熱力學特性：
- 負溫度系統比任何正溫度系統更“熱”：熱量自發從負溫系統流向正溫系統。
- 溫度标度順序：(+0 , text{K} to +300 , text{K} to +infty , text{K} to -infty , text{K} to -0 , text{K})，即負溫系統能量高于所有正溫系統。

三、實驗實現與應用

實驗驗證
1951年，Purcell和Pound首次在核自旋系統中觀測到負溫度（锂原子核磁矩）。2013年，慕尼黑大學團隊在玻色-愛因斯坦凝聚體（BEC）中實現負溫度态，觀察到量子氣體反常膨脹現象。
技術應用
- 激光技術：粒子布居反轉是激光産生的核心機制，對應負溫度态。
- 量子模拟：負溫系統用于模拟暗能量等宇宙學模型。

四、權威參考文獻

Kittel, C., & Kroemer, H. (1980). Thermal Physics (2nd ed.). W.H. Freeman.
（定義與統計力學基礎）

Ramsey, N. F. (1956). Thermodynamics and Statistical Mechanics at Negative Absolute Temperatures. Physical Review, 103(1), 20.
（理論奠基論文）

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

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

五、常見誤解澄清

誤區：“負溫度低于絕對零度”。
正解：負溫度對應能量高于所有正溫度狀态，是溫度标度中“最熱”的部分。

誤區：“負溫度違反熱力學定律”。
正解：負溫度系統嚴格遵循熱力學定律，但需滿足特定能級結構條件。

網絡擴展解釋

負溫度是物理學中一個反直覺的概念，其本質與常規溫度不同，以下是詳細解釋：

1.基本定義

負溫度并非指低于絕對零度的溫度，而是描述能量高于正無窮開爾文的狀态。當系統能量超過開爾文溫标正無窮時，其數學表述溫度值變為負數。

2.核心特性

比正溫度更“熱”：負溫度系統的能量高于所有正溫度系統。若負溫與正溫物體接觸，熱量會從負溫物體流向正溫物體。
有限能級條件：僅存在于微觀粒子能級有限的系統中（如核自旋系統、激光介質），宏觀物體無法達到負溫狀态。

3.微觀機制

常規溫度下，粒子按玻爾茲曼分布占據低能級；而負溫度對應粒子數反轉（高能級粒子數多于低能級），能量分布呈現倒置狀态。這種現象在激光和核磁共振中常見。

4.數學與物理意義

熱力學溫度公式為： $$ T = frac{1}{left( frac{partial S}{partial U} right)} $$ 當系統熵隨能量增加而減少時，溫度表現為負值。這說明負溫系統能量已達到熵減的極端狀态。

5.應用與曆史

1951年由珀塞爾首次在核自旋系統中實現。
應用于量子系統研究（如玻色-愛因斯坦凝聚）和激光技術中的粒子數反轉控制。

常見誤解澄清

負溫度≠零下溫度：攝氏或華氏的負溫是常規低溫，而熱力學負溫代表更高能量。
絕對零度不可達：負溫度系統仍遵循熱力學第三定律，不違反物理規律。

負溫度拓展了傳統溫标範圍，揭示了極端能量狀态下物質的新特性，是量子統計力學的重要研究領域。