正负温度的热力学定律

本文讨论了正负温度的热力学定律．先阐述传统的正温度热力学定律，继而阐述负温度热力学定律，形成对比和统一的鲜明印象，并把热力学三条基本定律综合为一条定律，体现了热力学定律的完整性．最后谈到１００多年来人们困惑不解的“Ｍａｘｗｅｌｌ妖”（Ｍａｘｗｅｌｌｉａｎ Ｄｅｍｏｎ ）和“热寂”（Ｈｅａｔ　Ｄｅａｔｈ）问题．     

负Kelvin温度

通常热力学温度总是正的，但根据能量分布的Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程，可论证负温度的存在，若系统中发生粒子数反转，即可实现负温度；从热力学第二定律出发，当斜率时，则有负温度发生．本文以确定系统有序程度的热力学量——熵，阐述负温度的性质．负温度系统是真正的高能量系统，负绝对零度、正绝对零度都是无法实现的．本文给出实现负温度的条件并给出具体的负温度系统．在负温度下，热力学定律有的仍然适用，有的要修改，有的要扩充．最后指出负Ｋｅｌｖｉｎ温度的实现是对Ｋｅｌｖｉｎ温度定义的延拓．