Si. Echemos un vistazo a cómo podemos definirlo:
Para el fondo, el movimiento de estado de una partícula puede caracterizarse por dos números: Posición (x) y Momentum (p) (En realidad, son 6 números si su partícula puede moverse en 3 dimensiones, y aún más si la partícula puede girar). El espacio donde viven estos números se llama espacio de fase, y normalmente se denota por [math] \ Gamma [/ math]. Para partículas sujetas a una excitación estocástica (por ejemplo, ruido térmico del ambiente), la posición y el momento no seguirán una trayectoria predeterminada. En cambio, fluctuarán al azar. En tales situaciones, tiene sentido hablar de una distribución de probabilidad para la posición y el momento r (x, p), porque no sabes dónde estará la partícula en un instante de tiempo particular, pero sabes que los estados con un cierta energía es más probable que los estados con una energía diferente.
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Ejemplo de una distribución de probabilidad de espacio de fases, adaptada de [2].
Si deja que la partícula interactúe con el baño durante el tiempo suficiente, la partícula evolucionará a un estado descrito por la distribución de probabilidad de equilibrio térmico. En general, estos estados tienen una entropía máxima para una energía dada (esto generalmente se llama pasividad) se describen típicamente [1] mediante una distribución de probabilidad gaussiana (que maximiza la entropía para una desviación estándar dada). Al comparar dos estados de equilibrio con una entropía ligeramente diferente, obtendrá una temperatura T = dU / dS. Tenga en cuenta que, para que la temperatura esté bien definida, la partícula debe estar en un estado de equilibrio.
Una observación interesante es que, si conoce la posición de su partícula, la noción de temperatura ya no se aplica. Esto se debe a que, una vez que conoce la posición, la partícula no se describe correctamente mediante una distribución de probabilidad de equilibrio como la de arriba. En cambio, la partícula tiene un 100% de probabilidad de tener la velocidad que acaba de medir y un 0% de cualquier otra cosa. Por cierto, esto le permite extraer energía del movimiento térmico de la partícula [3]. Desafortunadamente, la medición tiene un costo de energía que garantiza que se cumpla la segunda ley de la termodinámica.
[1] No es cierto si la partícula queda atrapada por un potencial anarmónico.
[2] [1601.07547] Un motor de calor mecánico estocástico autónomo
[3] Demostración experimental de conversión de información a energía y validación de la igualdad generalizada de Jarzynski
