Cтраница 2
Состояние вещества с инверсной населенностью называется состоянием с отрицательной термодинамической температурой. Понятие отрицательной термодинамической температуры характеризует термодинамическую неравновесность такого состояния вещества, при котором большая часть атомов находится в возбужденном состоянии. [16]
В учебнике систематически излагаются основы термодинамики, ее методы и важнейшие физические приложения с учетом тенденций развития современной физики. Впервые в учебной литературе рассмотрена релятивистская термодинамика, термодинамика систем при отрицательных термодинамических температурах, анализируются ошибки и заблуждения в термодинамике. По ходу изложения материала обсуждаются методологические вопросы курса. Учебник завершается введением в неравновесную термодинамику. Разобрано большое число задач. [17]
Более 40 лет назад в результате изучения парамагнитной релаксации в кристаллах было установлено, что во многих случаях совокупность спиновых моментов можно выделить в отдельную, не обладающую пространственными степенями свободы термодинамическую систему, характеризующуюся температурой, отличной от температуры образца. Особенностью этой спиновой системы является ограниченность спектра, что приводит к возможности нахождения ее как в равновесных состояниях с положительной, так и в равновесных состояниях с отрицательной термодинамической температурой ( см. гл. [18]
При О К все молекулы занимают низший уровень. При высоких температурах ( Ej - Ei) / k T стремится к нулю, т.е. заселенность уровней в значительной степени выравнивается. Термодинамическая температура регулирует, таким образом, распределение частиц по допустимым энергетическим уровням. Инверсии заселенности ( высшие уровни заселены больше, чем низшие), соответствующей отрицательным термодинамическим температурам, невозможно достичь подводом термической энергии. [19]
При переходе Р через 0 к отрицательным значениям Zl непрерывно изменяется и, следовательно, распределение частиц по энергетическим уровням изменяется непрерывно. При малых отрицательных значениях Р первое слагаемое в Zl становится несколько меньше второго. Это означает, что в-системе начинается упорядочение, но с преимущественной ориентацией магнитных моментов против поля В, или, другими словами, заселенность верхнего энергетического уровня становится больше, чем нижнего. При этом температура отрицательна и велика по абсолютному значению. При дальнейшем уменьшении Р в сторону отрицательных значений роль второго слагаемого в Z: возрастает. Отрицательная температура при этом увеличивается, приближаясь со стороны отрицательных значений к нулю. Таким образом, при увеличении отрицательной температуры магнитные моменты все более полно ориентируются против магнитного поля, увеличивается заселенность верхнего энергетического уровня и уменьшается заселенность нижнего. При Т - - О К все магнитные моменты оказываются направленными против поля, а частицы - на верхнем энергетическом уровне. Нижний энергетический уровень свободен. Имеется полная инверсия заселенности энергетических уровней. Таким образом, характерной особенностью отрицательных термодинамических температур является инверсная заселенность энергетических уровней. [20]