活细胞中涨落扩散率的卡诺热机类比

近期,基于在活细胞中观察到的异质扩散现象,人们提出了涨落扩散率与热力学之间的形式类比。这不仅给出了热量、功以及内能的类比量,还实现了针对扩散率涨落熵的克劳修斯不等式的类比。本文围绕如何基于涨落扩散率构建一个类热机装置展开讨论。该热机由两类过程组成:在过程中平均扩散率或平均局域温度保持不变,沿此过程涨落分布服从指数律。循环中热机的效率——用以量化作为功之类比的扩散率变化可被提取的比例——被发现与卡诺效率在形式上完全一致。同时还证明,在整个循环中熵的总变化为零。