Температура и дисперсия

Конечно, использование понятия температуры для таких необычных систем, как частицы в космических лучах или пучки частиц, вылетающих из ускорителя,- идея очень красивая. Но у этой идеи есть один дефект: описанные системы на самом деле никакой температуры не имеют, как нет ее у толпы, выходящей поело футбольного матча со стадиона. Температура - это характеристика системы, находящейся в тепловом равновесии. Мы знаем, что в тепловом равновесии не все частицы (не все степени свободы) имеют одинаковую энергию. Напротив, значения энергии частиц разбросаны вокруг некоторого среднего значения. Мы говорили уже о таком разбросе и характеризовали его специальной величиной - дисперсией δ (ε), которая пропорциональна температуре системы. Мы даже говорили, что дисперсия может служить мерой температуры. Однако то, что верно для системы в тепловом равновесии, не обязательно верно для других случаев.

Разброс энергии частиц в пучке можно описывать дисперсией, но этой дисперсии нельзя, строго говоря, сопоставить никакой температуры. Тем не менее утверждение о том, что энергия перетекает от системы с большим разбросом энергии (с большой дисперсией) к системе, у которой дисперсия меньше, в большинстве случаев правильно. Можно вычислить, что при таком процессе возрастает энтропия, а только она управляет течением тепловых процессов в природе. Именно поэтому можно заменять слово "дисперсия" словом "температура" и не делать ошибку.

Но это можно делать лишь до поры, до времени. Если две системы имеют равные дисперсии, но не находятся в тепловом равновесии (хотя бы одна из них), то между ними может существовать поток энергии. Этого не могло бы быть, если бы у систем были одинаковые температуры. В какую же сторону будет происходить передача энергии? Ответить на этот вопрос можно, лишь подсчитав изменение энтропии. Передача энергии будет происходить так, чтобы энтропия увеличивалась. Управляет процессами энтропия, температура же в этом смысле - понятие не столь общее. Нелишним будет отметить, что похожие замечания надо было сделать и при рассказе об отрицательных температурах, и о неравновесном заселении уровней энергии.

deco diamonds thedecodiamonds Фото и видео в Instagram