2o ciclo Temperatura absoluta negativa

[gdonoso94]

Hola a todos:

Resulta que en la asignatura de física estadística nos mandaron un entregable que consistía en resolver dos problemas. El segundo en cuestión, trataba sobre la entropía de un sistema paramagnético, dada por:

$\dst S=Nk_B\left[\left(\frac{e}{2\mu B}-\frac{1}{2}\right)\log\left(\frac{1}{2}-\frac{e}{2\mu B}\right)-\left(\frac{e}{2\mu B}+\frac{1}{2}\right)\log\left(\frac{1}{2}+\frac{e}{2\mu B}\right)\right]$

Nos pedían hallar los estados más ordenados y menos ordenados y cosas varias. Mi pregunta reside a la hora de hallar la temperatura, no en el método, si no en el resultado. Si dibujamos S(e) será algo así:



Y además

$\dst \frac{1}{T}=\frac{dS}{dE}$

Es decir, en el intervalo (-0.5,0) la pendiente es positiva y con ello la temperatura. Pero en el intervalo (0,0.5) la pendiente es negativa, y con ello la temperatura ABSOLUTA es negativa. Matemáticamente puedo entenderlo, pero no lo concibo físicamente. Vale que la cota de energía permita el decrecimiento de la entropía con un aumento de energía, pero no consigo entender la temperatura negativa.

¿Alguien podría iluminarme?

Gracias,

Saludos.

[arivasm]

Re: Temperatura absoluta negativa

Las temperaturas absolutas positivas se corresponden con distribuciones en las que la ocupación de los estados disminuye con la energía de los mismos. No obstante, puede darse la circunstancia de que el sistema (que deberá tener una cota superior para sus energías, en lugar de un continuo) posea energías aún mayores de manera que la distribución esté invertida, es decir, que los estados con mayor población no sean el fundamental seguido por el primer excitado, etc. En tal caso, al considerar la ley estadística de Maxwell-Boltzmann, $\dst \frac{N_i}{N}=\frac{1}{Z}g_i\ee^{-E_i/kT}$ la temperatura absoluta será negativa.

Un ejemplo, y su referencia bibliográfica, lo tienes aquí: http://www.jcgonzalez.org/cienciaensimisma/?p=1204

[gdonoso94]

Re: Temperatura absoluta negativa

Descargaré el paper desde la facultad, que creo que tienen licencia.

Sin embargo aún así no acabo de entenderlo... Vale que los niveles de energía más probables sean los que tienen mayor energía (en esta situación), pero no concibo la temperatura negativa. ¿Es simplemente una etiqueta para decir que tienen más temperatura? ¿Se podría definir, por ejemplo, como infinitos de orden superior al infinito que "conocemos"?

¿Representa algo más físicamente? Además de que se distribuyan de otra manera las moléculas...

Gracias.

[arivasm]

Re: Temperatura absoluta negativa

Mira este artículo: http://www.physics.umd.edu/courses/P...%20and%20S.pdf