首先我们来看温度的定义

T是物体的温度，S是物体的熵，U是物体的内能，V表示物体体积不变

即温度的倒数等于在等体过程中熵对内能的偏导，这很抽象，不妨来看一个具体的例子

考虑一个有N个粒子的两能级系统，基态能量为- ε，有n个粒子，激发态能量为 ε，有N-n个粒子，k为常数

观察函数图像我们可以看出，当粒子全部处于基态时，温度为零。当系统能量增加时，粒子逐渐从基态跃迁到激发态，温度升高。

当系统能量达到一定程度，使激发态粒子数目和基态粒子数目相等时，此时温度达到无穷大。这是因为自然界中一个系统粒子的分布总是能量低的粒子较多，能量高的粒子较少。

如果系统能量继续升高，激发态粒子数目将高于基态粒子数目，此时温度将超越无穷大，变成负温度。在一些特殊的系统中，比如核自旋系统中，会存在这样一种负温度状态。