Există temperaturi absolute negative?

Da si nu. Temperaturile absolute negative sunt o convenție de nume, nu ceva fizic posibil. Conform celei de-a treia legi a termodinamicii este imposibil să obții temperaturi de 0 K sau mai mici decât 0 K. Am scris mai demult despre temperaturile absolute negative, dar trebuie făcută corecția: nu putem gândi temperaturile absolute negative în termeni de „cine cedează și cine primește căldură”.

Despre acest fenomene ne povestește domnul Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea „Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Atunci când avem sisteme în care există temperatură absolută negativă este vorba de inversie de populație, fenomen întâlnit la lasere. Putem zice, astfel, că laserele sunt dispozitive în care mediul activ are temperatură absolută negativă.

Fenomentul respectiv nu înseamnă nimic altceva decât faptul că, într-o anumită substanță, există un număr mai mare de atomi în stare excitată decât atomi în stare fundamentală.

Dacă notăm E1 energia atomilor în stare fundamentală iar E2 energia atomilor excitați, atunci vom avea E2 > E1.

Conform distribuției Boltzmann, stabilită prima oară de Ludwig Boltzmann în 1868, dacă notăm cu N1 numărul de atomi în stare fundamentală și cu N2 numărul de atomi în stare excitată iar N2 > N1, atunci formula de mai jos va duce la rezultate cu T < 0 K:
(imagine formulă obținută cu MathURL.com – link direct formulă)
E1,E2 – nivele energie, fundamentală și superioară
N1,N2 – numărul de atomi la nivelele de energie E1,E2
e – 2,71828 numărul lui Euler
k – 1.3806488(13)×10^−23 J/K constanta lui Boltzmann
T – temperatura în grade Kelvin

Atunci când citești despre temperaturi negative sau temperaturi absolute negative afli despre faptul că, în cele mai multe cazuri, este valabil transferul de căldură de la cald la rece, dar nu la inversie de populație.

Deși convenția spune că avem temperaturi absolute negative, temperatura efectivă a acelui sistem poate fi foarte mare.

Imaginea cu inversia de populație a fost obtinută de la Quantum Munich, loc unde găsești și alte tipuri de imagini legate de temperatura absolută negativă.