负绝对温度问题的统计讨论

一、引言 目前许多热统教材中均介绍了负绝对温度问题,自从1951年珀塞尔和庞德首次在实验上发现负温状态后,负温问题即成为统计物理中的一个重要课题. [1]以自旋为1/2的理想系统为例,对负温问题作了较为详尽的介绍,对于热统教学参考很有补益,而本文的目的,是想在[1]的基础上对负温问题作一些补充讨论. 由热力学基本方程出发,可得到温度的一个定义式 其中｛xi｝为热力学广义坐标的集合。显然,(1)式并没有限定T的正负号,若一个热力学系统处于某一状态时,其熵S随内能U的增大而减小,则此时系统处于负绝对温度状态.二、负温系统的统计讨论 这里…     

负绝对温度

从热力学的观点来看,对于热力学系统,假若不限于嫡s必须是随内能E单调增加的函数,则系统可具有负绝对温度.因为由绝对温度T和的热力学关系知道: 在任何一点,若嫡s作为内能E的函数的斜率为负,此绝对温度T即应为负. 一般来说,在热力学中对“嫡s是随内能E单调增加的函数”这一点并未作过明确假设,而且作这样假设对引出许多热力学定理也不是必须的.另一方面s随内能E的增加而减少,在数学上亦不存在什么困难.因此,具有负绝对温度的热力学系统在理论上是完全可以设想的.当然,要判定具有负绝对温度的热力学系统在物理学上的真实价值,仅仅依靠理论…     

负绝对温度系统的热力学性质

负绝对温度首先由Purcell和Pound等人在LiF晶体核自旋实验中实现。后经Ramsey从理论上进行了系统的研究和整理,形成了完整的理论。这里将其主要热力学性质作一简单介绍。 一、负绝对温度系统的热学性质 热力学系统的绝对温度可表示为其中U和S分别是系统的内能和熵。V为体积。 一般的热力学系统,如一摩尔理想气体或一摩尔晶体,具有无穷多能级。随着内能的增加(温度升高),分布在高能级上的原子或分子也随着增加,由此引起了原子能级范围的增大,无序性增大,从而系统的熵增大。即当dU>0时,一般有dS>0。因此由 (1)式给出的绝对温度是正的。 如…     

负温状态的稳定性

自五十年代初,E. M. Purcell, K. V Pound及N.F.Pamsey等人用实验的方法征实了负绝对温度的存在以来[1-3],负温状态已成为热力学及统计物理学研究的一个新领域.1956年N.F.Ramsey曾对负温系统的热力学及统计物理的内容作了较系统的概述[4],但是对负温状态的稳定性并未作详细讨论,只是指出了可能存在负温状态的系统所应满足的必要条件:(1)为了可以用温度来描述,系统必须处于平衡态;(2)系统的能量必须具有上限;(3)系统必须与所有不满足上述条件的系统隔绝,即系统本身达到平衡的弛豫时间远小于系统与任何正温系统达到平衡弛豫时间.本文将根…     

负绝对温度下的勒夏忒列原理

本文指出,在负绝对温度下的勒夏忒列原理其形式可以不变,唯关于副“力”作用的内容却与正绝对温度情况的相反。并附带指出,关于麦氏关系问题应满足什么条件才能符合勒夏忒列原理的推论。     

不可逆过程中热力学势的变化

本文提供一种对于正、负绝对温度（以下简称正、负温）均可适用的改进方法，简洁地讨论在各种特殊情况下热力学势的变化     

金属自由电子在T=-0K及T<0K时的分布

负绝对温度状态与正绝对温度状态一样客观存在并且同样具有实际意义．本文从Ｓ—Ｕ关系及其图形出发研究了金属自由电子在Ｔ＝一ＯＫ及Ｔ＜ＯＫ状态下的分布情况且跟Ｔ＝＋ＯＫ及Ｔ＞ＯＫ时的自由电子分布进行了类比，继而给出了微观解释．     

关于负绝对温度的几点讨论

重申了负温态的Ｒａｎｓｅｙ条件，对有关负绝对温度概念的若干问题作了阐述与澄清，并纠正了某些不妥的观点。     

理想自旋系统的热容量

自旋系统是目前唯一可能实现负绝对温度状态的系统，由于自旋与自旋之间的相互作用十分微弱，所以此种系统可看成是理想的．本文对此种理想自旋系统进行了统计讨论，确定了系统的各种热力学函数，并给出了热容量Ｃ的表达式及其在 Ｔ＝±０Ｋ、±∞ Ｋ时的行为，这些结果与文献［１］、［２］、［３］中所涉及的结果是一致的     

关于负绝对温度的热力学概念

本文从宏观分析入手，导出温度的热力学定义，再进行微观分析，说明负绝对温度的存在，阐明其热力学特性，并对热力学中几个问题略加讨论．     

温度的相对论变换

同长度一样,热力学系统的内能增量和绝对温度也是洛仑兹收缩的,本文用相对论与势 方法导出了这些变换关系。     

温度的相对论变换

同长度一样,热力学系统的内能增量和绝对温度也是洛仑兹收缩的．本文用相对论与热力学的方法导出了这些变换关系．     

在选绝对温标为标准后所引起的一些实际问题

本文对在给定水的三相点的绝对温度以一定的数值(例如T₃=273.1700),同时以绝对温标代替摄氏温标以后所引起的一些实际问题作了讨论。这些问题包括气体温度计的改正及电阻温度计和温差电偶温度计的规定。本文指出,在以绝对温标为标准以后,寻求冰点的绝对温度与对气体温度计的改正两种工作统一起来了。又指出,在以绝对温标为标准以后,绝对温度测量的精确度将大大提高。     

负绝对温度的热力学及其重要性质

一、引言通常我们认为物体的温度是对物体冷热程度的描述,在热力学里,一个热力学系统的绝对温度T可以用系统内能U或系统焓I对系统熵S的导数来规定:     

超导电性的研究及应用

 1911年,荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯(H.KamerlinghOnnes)在实验中发现将汞冷却到绝对温度4.2K时(-268.98℃,绝对温度零度相当于零下273摄氏度)其电阻突然消失并由此开始了超导研究,昂尼斯称这种处于超导状态的导体为超导体。昂尼斯也凭这一发现获得了1913年的诺贝尔物理学奖。一、超导体的特性和分类超导体电阻突然变为零的温度叫超导临界温度(TC)。目前已经发现的一半的金属元素和成百上千种合金与化合物都是超导体,但是他们的转变温度TC都较低。直到20世纪80年代中期TC也未能突破30K大关,人们把此类超导体称之为常规超导体。     

T=±∞状态的特性

负绝对温度出现以来,有不少人对它进行了研究.例如,Ramsey[1]最先对负温度1)情况下的热力学及统计物理学作了扼要的阐述,并指出负温度比正的更高.随后Hecht[2],Vysin[3]及其他一些人[4]又对负温度下的平衡和稳定的条件以及有关的一些问题进行了研究.从这些研究的结果得出一个重     

长春光机所利用溶致液晶模板制备可见光负折射材料

正近日,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室在负折射材料设计与制备方面取得新进展:首次使用反六角溶致液晶模板电化学方法,生长出了直径为10 nm、间距为15 nm的银纳米线阵列,是目前已报道的最小尺寸的可见光负折射结构。通过实验证明材料在可见光波段具有双曲型色散关系,负折射波长处于国际领先水平。双曲型材料是一种新型电磁纳米材料,不仅可以实现负折射、传播倏逝波、反常多普勒效     

超导研究大事记

1877年.氧被液化.1898年.英国物理学家J.杜瓦液化氢.1908年.荷兰物理学家卡·翁内斯液化氢,获得绝对温度4.2开以下的低温.1911年.卡·翁内斯在莱顿实验室发现超导现象,这是在获得绝对温度4.2开以下低温时,发现汞的电阻突然变为零,在排除其它可能之后,翁内斯确认这是真实效应,从此,超导物理学诞生了.     

超导研究大事记

 1877年.氧被液化.1898年.英国物理学家J.杜瓦液化氢.1908年.荷兰物理学家卡·翁内斯液化氢,获得绝对温度4.2开以下的低温.1911年.卡·翁内斯在莱顿实验室发现超导现象,这是在获得绝对温度4.2开以下低温时,发现汞的电阻突然变为零,在排除其它可能之后,翁内斯确认这是真实效应,从此,超导物理学诞生了.     

负绝对温度的热力学及其重要性质

一、引言通常我们认为物体的温度是对物体冷热程度的描述。在热力学里,一个热力学系统的绝对温度T可以用系统内能U或系统焓I对系统熵S的导数来规定: 这里x和y是一对外延量和内合量。对于一般热力学系统,通常系统的内能和焓都是熵的不减函数,也就是说,内能或焓随熵的增加而单调地增加。这样从(1)式就得出结论,系统的温度