Temperatura negativa

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In fisica, certi sistemi possono raggiungere una temperatura negativa,la loro temperatura termodinamica si esprime come quantità negativa nella scala di temperatura Kelvin. Nell'uso colloquiale, con temperatura negativa ci si riferisce ai numeri negativi nelle scale di temperatura Celsius e Fahrenheit che sono comunque temperature più calde dello zero assoluto della scala Kelvin. Avere una temperatura negativa nella scala Kelvin significa avere più caldo di sistemi a temperatura positiva. Se un sistema con temperatura negativa entra in contatto con un sistema a temperatura positiva, il calore fluirà dal sistema "negativo" al sistema "positivo".

Siccome la temperatura è interpretata come il valore medio rappresentante l'energia di un sistema, risulta paradossale che un sistema a temperatura negativa sia più caldo di un sistema "positivo". Una maggior rigorosa definizione della temperatura è data dalla relazione tra energia e entropia, con il reciproco della temperatura termodinamica ovvero la beta termodinamica, come quantità fondamentale. I sistemi con temperatura positiva incrementano la loro entropia quando viene aggiunta energia al sistema, invece sistemi con temperatura negativa la decrementano. Si realizza ciò con un sistema dove la maggioranza delle particelle si trovano ad un alto livello di energia, l'esatto opposto di ciò che si evince dalla distribuzione di Boltzmann dove sono solo poche particelle ad avere un alto livello di energia. Pur aumentando la temperatura di un sistema ad infinito si può ottenere al massimo un sistema con lo stesso numero di particelle in stati di energia alti e in stati di energia bassi. Quindi un sistema con temperatura negativa può essere anche inteso come un sistema con una temperatura superiore a una temperatura infinita dove appunto la maggioranza delle particelle è situata su posizioni di alta energia.

I sistemi tradizionali non raggiungono temperatura negative poiché all'aumentare dell'energia in un sistema è sempre associato un incremento di entropia.

Sperimentazioni[modifica | modifica sorgente]

Ricercatori del Università Ludwig Maximilian di Monaco il 5 gennaio 2013 hanno annunciato di aver creato, tramite laser un sistema a energia negativa, affermando che ciò potrebbe avere implicazioni in macchine con cicli di Carnot con un rendimento superiore al 100%.[1][2]

A giugno 2014 si conclude un esperimento della Università dello Stato di Washington descritto su Nature Communications che ha raggiunto la temperatura di 100 miliardesimi di grado sotto 0° Kelvin[3].

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ http://www.tomshw.it/cont/news/lo-zero-assoluto-non-e-piu-assoluto-e-l-entropia-si-controlla/42126/1.html Lo zero assoluto non è più assoluto, e l'entropia si controlla, tom's hw
  2. ^ Quantum gas goes below absolute zero : Nature News & Comment
  3. ^ Nuovo record del freddo sotto lo zero assoluto in Corriere.it. URL consultato il 06-06-2014.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]