折叠 编辑本段 举例
一群原子能级发生如下变化
(N₁/N₂=exp(E₂-E₁/kT)
若N₁>N₂范都浓但北云算老且E₁>E₂
则T<0
这是激光中光放大原理
N₁>N₂这种状态叫粒子数布副流商响距往块苗居反转 (简称粒子数反转)
因此，正温度和负温度是在无穷大处连续的
负温度是真实存在的,
事例:氦氖激光器中正发射来自激光的气体
温度T<0K
陆婷烈秋呼假使游折叠 编辑本段 分析
温度是反映热力学系统之间热平衡关系的物理量，处于热平衡的诸系统具有相同的温度。由于就热平衡来说，两个系统的关系只有是否处于热平衡之别，所以温度也只有相等360百科和不相等之别。不同温度在物理本质上本来无所谓高低的区分，为了定量地比较温度而人为地建立了温标，例如理想气体温标 Tg 定义为
PV ∝ Tg (1)
热力学温标T用卡诺循环定义为
Q₁ / Q₂ = T₁ / T₂ (2)
可以领这证明，Tg = T 。由于温度基准为水的三相点温度，误目剧科书万光破温规定为正数 273.16 ，所以按上式定义的热力学温度 T 值总为正数，其最小值为零。而且 T 值越大，我们就认为温度越高，越热。实际上，温度高低或热冷的物理含义在于:两个温度不同的物体接触后，相互间以传热方式交换能量。给出能量的物体称为温度高，或比较热;接收能量的物体称为温度低，比较冷。这样判定的温度高低和 T 值的大小是相对应的。
但是，温标既然是人为规定的，在用理想气体规定温标的情形下，我们也不妨规定一个"负倒温标"，以"L"标记，而按下必据鱼台防波培历述二式定义:
PV 搞歌首绿∝ - 1 / L (3)
以及Q₁ / Q₂ = L₁ / L₂ (4)
并把水的三相点的温度规定为 - 1 / 273.16 = - 0.00366 。这样定义的温标 L 与热力学温标 T 将有下述关系:L = -1/T
5) 这样，在通常 T 值为正数安力的范围内，"负倒温度"的值将总小于零，而且当 T → 0 时，L → -∞ ;当 T → ∞ 时，L → 0- 。较大的 T 值，对应于 L 的较大的代数值，而较大的 L 值也就对应于较高的温度(图 1)。这就说明温度的正负值和原来规定温标时采取的定义有关系。
以下讨论的不是人为规定的负温标宜角针神，而是负的热力学温度，即温标仍用(2)式和基准值 + 273.16 规定，话名送他起但 T < 0 的情况。我们将说明，T < 0 的系统状态是存在的。但是 T 0 的温度并不比 T > 0 的温度更活商杨还指传医银热低，而是更高，甚至比 T → +∞ 还要高。在负热力学温度范围内，仍然是代数值大的表示温损编轮形织该称度高，而 0- K 是最高的温化心树乎头缺收见度(图 1 中的温标 T)。为什么会是这种情况呢?
对于温度的认识，通常都知道它反映物体的冷热程度。进一步的认识是把它和能量联系起来，认识到它是物花因谈体内分子热运动的平均动能大小的标志。其实，按(2)式定义的热力学温度还有一个重要的意义:它反映了系统微观无序度随系统能量变化的情况，因为根据热力学基本关系式
TdS = dE + PdV
可得 = (6)
这一公式说明系统的备穿践则汉右呀波蛋井个微观无序度(以熵 S 表示)随其内能(E)增大而增大时，系统处于正热力学温度(T > 0)的状态。如果系统微观无序度随其内能的增大而减小，则系统的热力学温度将为负值(T < 0微虽绝重又)。一般的热力学系统，当增加其能量时(跟如对气体加热使其温度升高，或对晶体加热使之熔化)，它的微观无序度总是增大的，因而总是处于正飞热力学温度的常态。但如果能使系统的熵随能量的增大而减小，就可能得到负热力学温度的状态。
实际的负热力学温度
实际的具有负热力学温度的状态可以用自旋系统来说明。
现在已确认原子核都具有自旋角动量，好像它们都围绕自己的轴线旋转运动。这种运动就叫自旋，自旋角动量是量子化的。在磁场中其自旋轴的方向只能取某些特定的方向，如与外磁场平行或反平行的方向。由于原子核具有电荷，所以伴随着自旋，它们就有自旋磁矩，如小磁针那样概雷方损宗。通常以 表示自旋磁矩。磁矩在磁场中具有和磁场相联系的能量。例如， 和磁场 B 平行时能量为 - ，其值较低; 和磁场 B 反平行时能量为 + ，其值较高。