¿Qué significa la temperatura negativa?

La temperatura negativa tiene un uso técnico cuando tiene un estado “metaestable”, es decir, su sustancia no cambia rápidamente a pesar del hecho de que no está en equilibrio térmico.

La temperatura puede definirse por el hecho de que en equilibrio, la probabilidad de estar en cualquier estado de energía E es [matemática] e ^ {- E / kT} [/ matemática], donde k es la constante de Boltzmann. Esto dice que los estados con mayor energía son menos probables. Pero supongamos que tiene un láser, excitado pero aún no estimulado para emitir. Entonces tienes una mayor ocupación en el estado de mayor energía. Si aplica la función Boltzmann, se ajusta a la distribución solo si le asigna una temperatura negativa.

Nunca me ha gustado este concepto porque creo que hace que el concepto de temperatura sea menos útil. Y llama mucho la atención. Prefiero usar el término temperatura solo en casos de equilibrio o cuasiquilibrio.

En términos generales, la temperatura de un gas es proporcional a la energía promedio de sus partículas. En la naturaleza, esto significa que la mayoría de las partículas están en un nivel de energía dado, con un número igual por encima y por debajo de ese promedio.

Sin embargo, es posible manipular artificialmente las partículas de modo que haya más energía por encima de la media que la inferior. Este estado correspondería a una temperatura ‘negativa’, en el sentido macroscópico en el que si una muestra normal de un gas entrara en contacto con él, la energía fluiría de esa muestra a la muestra de temperatura negativa.

El gas cuántico va por debajo del cero absoluto

Si la temperatura está en grados Celsius o Fahrenheit, simplemente significa que está por debajo de la temperatura de referencia: el hielo se derrite para Celius, la fusión de una mezcla igual de agua y sal para Fahrenheit.

Si la temperatura es absoluta o termodinámica, es decir, expresada en Kelvin, entonces no tiene sentido en el sentido de que 0K es la temperatura mínima concebible.