[Update] 温度是什么?它的物理意义是什么?如何测量温度? | 温度 – Pickpeup

温度: คุณกำลังดูกระทู้

【周五礼拜】在宿舍制造【负】热力学温度
没登录的话,不能看到上述帖子中的公式图片,还是直接看知乎吧。

绝对零度以下,负热力学温度,如何定义。

首先需要说明的是,负开尔文这一概念,早已经被物理学家在20世纪50年代系统地研究,而如今已经成为老生常谈。有兴趣的同学可以查阅Kerson Huang先生的 Statistical Mechanics 这本书,其中第六章的有关于负热力学温度的习题,在此,我们从温度的定义出发,简单地阐述负-K问题。

定义温度
从统计力学中的一个假设出发——每个相格出现的概率一样,得到了温度的定义:
其中,S代表熵,U代表内能,V是体系的体积,温度定义的具体推到过程,也在上述提及的那本书中。 我们以一个两能级系统为例,演示公式(1)是如何起作用的,我们假定,激发态能级和基态能级的能量差是e,激发态占据数是n,激发态和基态占据数总和是N,我们引入哈密顿量H=ne,用于确定体系状态。当具有能量为S=ne的微观状态数量为:
而微观状态数对应着系统的波尔兹曼熵,我们将公式(2)带入到公式(1)中:

在此,kB是波尔兹曼常数,在统计系统中,微观状态数N和n远远大于1,所以公式(3)推到的到的结果简化为:

以前在北师大BBS 蛋蛋网写过关于温度的科普帖,正好搬过来。没登录的话,不能看到上述帖子中的公式图片,还是直接看知乎吧。绝对零度以下,负热力学温度,如何定义。首先需要说明的是,负开尔文这一概念,早已经被物理学家在20世纪50年代系统地研究,而如今已经成为老生常谈。有兴趣的同学可以查阅Kerson Huang先生的 Statistical Mechanics 这本书,其中第六章的有关于负热力学温度的习题,在此,我们从温度的定义出发,简单地阐述负-K问题。从统计力学中的一个假设出发——每个相格出现的概率一样,得到了温度的定义:其中,S代表熵,U代表内能,V是体系的体积,温度定义的具体推到过程,也在上述提及的那本书中。 我们以一个两能级系统为例,演示公式(1)是如何起作用的,我们假定,激发态能级和基态能级的能量差是e,激发态占据数是n,激发态和基态占据数总和是N,我们引入哈密顿量H=ne,用于确定体系状态。当具有能量为S=ne的微观状态数量为:而微观状态数对应着系统的波尔兹曼熵,我们将公式(2)带入到公式(1)中:在此,kB是波尔兹曼常数,在统计系统中,微观状态数N和n远远大于1,所以公式(3)推到的到的结果简化为:

最终,我们在二能量体系中,用基态和激发态占据数比例表达出了温度(T),从数学的角度,当n>0.5N时,T的值小于零,出现负热力学温度,这个时候,表示二元体系中激发态的占据数高于基态的占据数。从公式(4)中可以看出,所谓的“负热力学温度”比正热力学温度hotter。我们可以为各种温度排个队(单位K):

0+,100,……, +,,……,-100,0

一般而言,如果如下三个条件满足:

1 系统热力学平衡

2 系统能级对应的能量有限

3 研究系统和所有不满足1、2的系统处于相互孤立

就有可能实现负温度。对于进一步的学习,推荐给大家篇文献。

NF Ramsey, Phys. Rev. 103 , 20 (1956) and MJ Klein, Phys. Rev. 104 , 589 (1956).

如何在你的宿舍制造负热力学温度

1找核磁矩材料

2强磁场磁化核磁矩
3反转磁场方向
4得到负热力学温度材料

我们人类化一下上述物理语言:

1找一根银针或者一块石头

2在磁铁上顺着一个方向摩擦4-5min
3突然,把磁铁的另一极接近银针或石头
4得到了负热力学温度材料

RAmen

最后要感谢下带我走进统计物理大门的wei博士,我们合作的文章修改好了,今日恐怕就会返给reviewers,正好看到这个问题,感慨良多。


[JOY RICH] [新歌] 孫盛希 – 恆溫(台劇巷弄裡的那家書店插曲)(完整發行版)


作曲:孫盛希
填詞:孫盛希, Molly Lin
你並不是冷血動物 只是有太多寂寞孤獨
多愛過於痛苦 少愛卻不能滿足 難相處
我是多你幾分熱度 不只有想被你呵護
當我慢慢地付出 愛卻悄悄變荒蕪
不如各退一步 何苦
不熱不冷 不變的溫度
你把愛變成恆溫 對我是另類殘忍
不痛不癢 麻醉了傷痕
收拾屬於我的幸福 想逃離 這
習慣了彼此的呼吸 忘記了該更珍惜
我們越來越靠近 卻也越來越失去
只能原地踏步 沒有後路
不熱不冷 不變的溫度
你把愛變成恆溫 對我是另類殘忍
不痛不癢 麻醉了傷痕
收拾屬於我的幸福 想逃離 這
我不要 頭也不回 不屑一顧
也不要 懦弱地放聲大哭
多一點點的擁抱 和一滴滴的淚
恆溫很殘酷你不進不退 不如
不冷不熱 一樣的溫度
讓我們愛的恆溫 改變是因為不忍
不痛不癢 麻醉了傷痕
掙扎是必經的過程 我還在 這
/
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[JOY RICH] [新歌] 孫盛希 - 恆溫(台劇巷弄裡的那家書店插曲)(完整發行版)

温度の比較


BGM
0:00 ~ キッサキシティ夜 (ポケモンDPt)
2:24 ~ グツグツかざん (マリオストーリー)
4:51 ~ コーネリア (スマブラX)
質量の比較
https://youtu.be/gyAquYqKQEw
時間の比較
https://youtu.be/5jGNJfpDd8E
速さの比較
https://youtu.be/G0vnb6cKEqk
エネルギーの比較
https://youtu.be/_JZ9fssU3vQ
長さの比較
https://youtu.be/XYYqeGKUr58

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【科技趣闻】智能温控被子,不同温度解决睡觉难题 #Shorts


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【科技趣闻】智能温控被子,不同温度解决睡觉难题 #Shorts

9個人類絕對不可踏入的可怕星球!


宇宙也有其可怕的一面,充滿了神秘和未知。
每一次新的探索都讓我們對宇宙有了更進一步的認識。
今天我們為你帶來了9個人類絕對不可踏入的星球。
1.碳行星
當你越往下進入大氣層時,你會看到由原油和焦油等化合物匯成的海洋。
2.海王星
此星球的急流風將凍結的大氣吹過大黑斑的北部邊緣。
3.Bellerophon星球
這個巨大的恆星,大氣質量是地球的150倍,主要含氫和氦。
4.COROTexo3b行星
它的體積和木星相當,但質量卻是木星的20倍。
5.火星
在火星上的沙塵暴可在幾個小時內形成,並會在幾天內席捲整個星球。
6.WASP12b星球
簡而言之,這個星球是有史以來被發現溫度最高的星球。
7.木星
暗藏在這恐怖的大氣層下的是一個40,000公里深的液態金屬氫海洋。
8.冥王星
它是一個極度冰冷的星球,在它存在的248年裡,星球表面常年覆蓋著大量冰層。
9.COROT7b行星
這顆行星朝向主恆星的那一面溫度非常的高,可使岩石蒸發。
今天就訂閱我們的頻道: https://www.youtube.com/channel/UCAOpjqvqfnkIsLGhGrxXWGg?sub_confirmation=1

9個人類絕對不可踏入的可怕星球!

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