负温度

负温度是物理学概念，在部分热力学系统可以达到此状态，亦即其热力学温度可以以负的热力学温标或兰金温标表示。而在口语中，该词多指0摄氏度以下的温度。

简介

与一般认为的相反，达到负温度的热力学系统的温度比任何在绝对零度以上的热力学系统都要热而不是冷，而且若和带有正热力学温度的系统相接触，热量会从该负温度系统转移到正温度系统内。这听起来像个悖论，因为一般都认为温度反映的是系统内分子的平均动能。但是若是使用温度更严格的定义：

其中E是系统内能,S是系统的熵，N是粒子数，已假定体积不变。从此式看出，温度定义为系统粒子数守恒和体积不变时能量随熵的变化率，那么此悖论便可以解决。给带有正热力学温度的系统增加能量，系统的熵增加；而给带有负热力学温度的系统增加能量，系统的熵会减小。

人们熟悉的绝大多数系统均无法达到负温度状态，因为其熵总是随着能量增加而上升。若要使一个系统的熵减小，那么首先这个系统的熵需要“饱和”，高能量的状态要少。这种有能量上限的系统通常是不被经典理论所允许的。也就是说，负温度系统实际上是一个量子现象。但是也有一些系统确实存在着这样一个“能量上限”，而且它们的熵也确实会在能量逼近这一上限的时候减小，比如激光、二维的漩涡运动等。

兰金温标

兰氏度（兰金，Rankine）是一个热力学温度单位。可以理解为是以绝对零度为计算起点的华氏温度。由英国工程师及物理学家威廉·约翰·麦夸恩·兰金在1859年提出，因而得名。现在已经几乎废弃不用。

兰金温标，又称为冉肯温标。其符号为。有时亦会写作，但这情况与绝对温标一样，是一种不正确的写法。兰金温标和绝对温标的零度皆为绝对零度，但兰金温标的间距是采用华氏温标，而绝对温标的间距则采用摄氏温标。

现时，只有在美国的少部分工程领域是以兰金温标作量度单位。而科学界大多依照国际单位制即绝对温标作为热力学温度的量度单位。

热力学系统

热力学系统（英语：Thermodynamic system）是指用于热力学研究的有限宏观区域，是热力学的研究对象。它的外部空间被称为这个系统的环境。一个系统的边界将系统与它的外部隔开。这个边界既可以是真实存在的，也可以是假想出来的，但必须将这个系统限制在一个有限空间里。系统与其环境可以在边界进行物质，功，热或其它形式能量的传递。而热力学系统可以从它的边界（或边界的一部分）所允许的传递类型进行分类。

热力学系统有一系列的状态函数，比如体积，压强，温度等。这些量都是可以通过实验测量的宏观量。这些量的数值共同决定这个系统的热力学状态。一个热力学系统的状态函数通常存在一个或多个函数关系。这些关系可由状态方程表述。平衡热力学不涉及对这些状态函数的通量的研究。因为由热力学平衡的定义可以自然得到，这些函数的通量的值为零。当然，平衡热力学可能会涉及使通量不为零的过程，但在热力学过程进行前，这些过程必需停止。非平衡热力学允许状态函数通量不为零。通量不为零表示在系统和它的环境间存在物质，能量或熵等的传递。

孤立系统是一种假想存在的系统。这种系统与其外界无任何相互作用。在理想状况下，其内部处于热力学平衡，即它的热力学状态不随时间变化。而非孤立系统根据它的边界的性质可以与它的环境处于热力学平衡。它们也可能处于时时变化或者循环变化（一种稳态）的非平衡状态。系统与其环境的相互作用可以通过热传递或者长程力等方式进行。

热力学系统并非一个普遍概念，并不能代表全部的物理学系统。而这里定义的热力学系统的物理存在可以认为是平衡热力学的基础公设，尽管并没有被列为一条热力学定律。而在一些文献中，热力学第零定律通常的表述被认为是这一公设的一个推论。

热力学系统的概念可以追溯到1824年尼古拉·卡诺对于热机的研究。他当时称其为热机的工作物质。

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