Корректно ли говорить о температуре поверхности твердого тела, например вводить такой термин как "максимальная амплитуда температуры поверхности" для неравновесных тепловых процессов. Например в случае интенсивного импульсного разогрева поверхности твердого тела потоком света (лазером импульсным) или потоком плазмы (импульсным плазмотроном). Вообще, "мгновенная температура" есть такое понятие? Понятно что энергия поверхности тела может быть выше чем объема, в короткий момент времени. Но по определению температура есть характеристика системы находящийся в состоянии термодинамического равновесия. Нет ли тут противоречий.

Как я понимаю, здесь надо использовать кинетику, в частности, есть определение температуры в неравновесной плазме... Еще ее связывают связывают с кинетической энергией частиц.

2 camper

имхо, необходима привязка к процессу, учитывая, что температура - макроскопический параметр.

нагреть "поверхность", "быстро" - технически реализуемо, вопрос выбора...

Что-то я запоздал немного... ну да ладно! Температура есть коэффициент в распределении Максвелла (не бейте меня, преподаватели первых курсов). Соответственно, если ваша система (тело, поверхность, или кусочек поверхности, все еще содержащий много молекул) максвеллизировалась, то у вас есть температура. При этом эта система может быть открытой, обмениваться энергией с другими системами и с ними в равновесии не находиться. Тривиальный пример --- любой разговор про поле температуры --- вся система в равновесии не находится, но есть локальное равновесие (свой максвелл в каждой точке), и можно каждой точке приписать свою температуру. Максвелловское распределение достигается за несколько столкновений молекул. Поэтому, если вас интересуют времена, большие, чем, скажем, 10 столкновений молекул, то температура есть. Игры в кинетику начинаются, если столкновений мало (разреженные газы --- тогда обычно рассматривают газ и стенки как единую систему) или если есть внутренние степени свободы, которые релаксируют (приходят в равновесное состояние) куда медленнее. В порядке роста времени релаксации это: колебательные, электронные возбуждения, химия, ионизация. Вращательные релаксируют почти как поступательные, а вот колебательные --- за тысячи столкновений. Для описания либо вводят несколько температур (т.к. VV-обмен куда быстрее VT-обмена, т.е. если взять колебательные степени сами по себе, то у них есть своя температура, но от поступательной она отличается сильно), либо честно решают уравнение Больцмана (но это непросто).

Имхо, противоречия не будет, ведь мы и в эксперименте часто наблюдаем разные значения температуры в разных точках твердого (да и не только) тела, а по истечении какого-то времени температуры выравниваются, если нет внешнего энергетического воздействия.
Детализацию расчетов по Winnie-the в применении к эксперименту дополнить не только учетом быстродействия кинетики измеряемого процесса, но и "временем релаксации" датчика температуры - а по-просту, инерционностью имеющегося у экспериментатора термометра: ясно, что если это тонкая термопара, то усреднение расчетов по времени должно быть в интервале десятых долей секунды, если обычная толстая термопара (не дай бог и обычный градусник) усреднение порядка нескольких секунд, что, соотвественно, приведет и к бОльшей ошибке определения истинной температуры измеряемой быстропротекающей кинетики интересующего процесса.
Конечно, стремление экспериментатора должно быть в обратном направлении:
к применению еще менее инерционного датчика температуры - сверхтонкой термопары

Откуда такие сведения? Можно об этом где-то почитать?

Сведения --- из первых рук, от моих учителей (проф. А.И. Осипов --- живой классик кинетики). Почитать: для начала посмотрите давний обзор в УФН: А.И. Осипов, С.А. Лосев 'Исследование неравновесных явлении в ударных волнах' 74 (7) (1961). Там это изложено для ударных волн, в которых поступательные степени нагреваются сразу, а остальные тормозят. Вторая классическая ситуация --- это сопла, где все наоборот: поступательные холодные, остальные горячие. Если хочется почитать на более высоком уровне, посмотрите книжку Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука, 1980 (ее обычно гошей называют). Правда, у меня она в бумажном виде, а в электронном что-то не встречал. Иногда трудно бывает назвать точную ссылку для того, что составляет часть твоей парадигмы.

Интересный метод контроля температуры при импульсном нагреве предложили в этой работе: Фаррахов Б.Ф., Галяутдинов М.Ф., Фаттахов Я.Ф., Захаров М.В. (Казанский физико-технический институт КНЦ РАН) Методика лазерной диагностики структурно-фазовых превращений на поверхности полупроводников. Стендовый доклад был на оптической школе: http://www.ksu.ru/conf/koos/bin_files/prog09!14.pdf
Предлагают следить за быстрым изменением температуры по изменению периода дифракционной решетке вследствие теплового расширения очень маленькой пластинки (с дифракционными насечками). Хотя тоже инерционность будет.
Поверхность кремния, при импульсах, у них переплавляется и перекристаллизовывается.

Дык, тогда уж самый самый безинерционный способ измерения:
сверхбыстрый ( ~ наносекунд) локальный нагрев свободных носителей заряда(например, электронов) при импульсном облучении исследуемого материала немедленно приведет к импульсу тока, который можно наблюдать и фиксировать осциллографом и автоматизировать с распечаткой на принтере амплитуды токового импульса, которая будет пропорциональна температуре локального нагрева.
Элементарная калибровка позволит определять и абсолютное значение температуры.

Термоэлектронная эмиссия что ли?

Нет (хотя при относительно большой энергии импульсного облучения тоже проявится).
Просто к исследуемому материалу прикладывается небольшое электрическое напряжение и измеряется ток. Т.е., материал рассматриваем как "обычный" резистор.
Грубо, процесс измерения температуры нижеследующий:
при облучении скорость свободных электронов в точке облучения увеличивается, что немедленно вызовет соответствующее импульсное увеличение протекаемого через "материал-резистор" тока: так называемый токовый отклик нагреваемого материала.
Для увеличения чувствительности не помешает методика измерения тока путем использования типовой мостовой схемы в одно из плеч которой включен исследуемый "материал - резистор".
Для дальнейшего увеличения чувствительности мостовую схему предварительно уравновешиваем перед измерением: т.н., уравновешенная мостовая схема.

А не будет ли это индикатором только одной электронной подсистемы, температура которой может быть больше ионной в несколько тысяч раз?
http://www.ioffe.ru/journals/pjtf/2001/05/p87-94.pdf
http://www.jetpletters.ac.ru/ps/246/article_4078.pdf

Хороший вопрос, наводящий на возможность легко и просто исследовать динамические процессы энергетического взаимодействия электронной подсистемы с ионной и с атомарной (молекулярной) решеткой:
А КТО нам мешает регулировать время измерения в зависимости от цели эксперимента ?
Самое простейшее: вводим в цепь измерения емкость и регулируем постоянную времени "RC".
Все.
Конечно, необходима калибровка измерительного уcтройства на каждом этапе изменения его установочных экспериментальных параметров.
Процесс измерений, в общем, тогда такой:
1. В режиме малой постоянной времени измеряем температуру электронной подсистемы.
2. Увеличиваем постоянную времени до Времени Релаксации (ВР) ДРУГОЙ подрешетки (гуглим соответствующую теорию для, хотя бы, приближенной оценки оного ВР): ионной, атомарной или молекулярной в зависимости от структуры исследуемого материала, измеряем температуру ДРУГОЙ подрешетки.
3. Анализируем, сравниваем, вычитаем/прибавляем/дифференцируем/интегрируем/накладываем на экспериментальную кривую соответствующую теоретическую кривую, интерпретируем полученные результаты и грамотно фантазируем, оглядываясь на теорию и предшественников-коллег, прежде чем обнародовать конечный результат.

P.S. Хо ! И все-таки дифференциальный режим измерения: минимальная постоянная времени измерительной цепи, наверное, самый оптимальный и простой.
Кинетика токового отклика на импульсный нагрев будет, по-видимому, на экране осциллографа представлять собой некую кривую с крутым фронтом нарастания (нагрев электронной подсистемы) и плавно спадающим относительно длинным "хвостом" (энергетическое взаимодействие электронной подсистемы с решеткой исследуемого материала). И задачей экспериментатора будет являться такой оптимальный подбор интересующих его структурных динамических параметров исследуемого материала, чтобы теоретическая кривая совпала с экспериментальной.
Хмм...а для надежной достоверности полученных данных не помешает и небольшое усложнение эксперимента: измерение температурной зависимости оных.

P.S. Профессор Осипов А.И., не нынешний Президент РАН ?

Вполне. Вы всегда говорите о температуре небольшого объема вблизи поверхности, температуру в пределах которого можно считать постоянной. Для чисто математической формулировки задачи, например, при постановке краевой задаче Коши для параболического уравнения (уравнения теплопроводности, ну, или нелинейного ур-ния теплопроводности - оно уже не параболическое, конечно) говорят именно о температуре поверхности. Все это справедливо в сплошных средах с достаточно большим числом молекул (в любом достаточно малом объеме содержится достаточно много структурных единиц - ну, помните эти рассуждения?). Если среду нельзя считать сплошной, конечно, все усложняется... Но тут возникает такой вопрос - а достаточно ли много молекул в системе для того, чтобы применять законы статфизики
P.S. Твердое тело, нагреваемое лазером - конечно, сплошная среда.
P. P. S. Президент РАН - Юрий Осипов...

Ну, а если дотронуться страшновато до несплошной среды: так разогрелась от светового импульса, что протянутую руку обжигает, но количество молекул неизвестно или их недостаточно много, какой закон следует применять ?

Не трожь! Убьет!

Хо ! Импульсный нагрев несплошной среды теоретически определен.