麦克斯韦-斯特凡扩散方程与尘埃气体模型的多尺度热力学推广
统计力学
2022-07-01 v1
摘要
尽管混合物理论作为非平衡热力学与工程的一部分已有很长时间，但其远未完备。虽然在力学平衡情形（仅发生类扩散过程）下该理论已得到良好表述与检验，但如何恰当描述具有多个仍具一定惯性（在达到力学平衡之前）的独立速度的流动均匀混合物，仍是一个开放问题。此外，混合物在弛豫到共同温度之前可能具有多个温度。在本文中，我们从与电磁场相互作用的哈密顿力学出发推导混合物理论。所得演化方程随后被约化到仅含一个动量（经典不可逆热力学）的情形，给出了麦克斯韦-斯特凡扩散方程的推广。下一步，我们将该描述约化到力学平衡（无动量）并推导了尘埃气体模型的非等温变体。这些约化方程被数值求解，我们通过对效率分析的结果进行说明，展示了在浓差电池中效率损失发生的位置。最后，混合物理论将组分间的温度差识别为索雷特系数的一种可能新来源。为清晰起见，我们将表述限制于二元混合物情形；其推广是直接的。
引用
@article{arxiv.2206.14930,
title = {A multiscale thermodynamic generalization of Maxwell-Stefan diffusion equations and of the dusty gas model},
author = {Petr Vágner and Michal Pavelka and Jürgen Fuhrmann and Václav Klika},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.14930},
year = {2022}
}