从微观到宏观尺度的流体动力学耗散：来自玻尔兹曼与随机热力学的启示

我们表明，黏性流体的宏观不可逆热力学可以从微观尺度上有效的精确信息论热力学恒等式推导出来。特别是，熵产生是多粒子关联损失的一种度量，正如在随机热力学（ST）中它度量系统与热库关联损失的方式一样。更具体地说，我们首先表明，宏观层面的边界条件定义了熵产生率（EPR）的自然分解，即热力学力乘以其共轭流，以及在无力情况下充当 Lyapunov 函数的合适非平衡势的变化。转向微观尺度，我们确定了孤立哈密顿系统中这些耗散贡献起源的精确恒等式。然后我们表明，在介观尺度上产生玻尔兹曼方程的分子混沌假设导致了多粒子关联的正损失率，我们将其等同于玻尔兹曼 EPR。通过推广玻尔兹曼方程以考虑具有非均匀温度和非零速度的边界，并借助 Chapman-Enskog 展开，我们恢复了我们出发时的宏观理论。最后，利用线性化玻尔兹曼方程，我们推导了处于弱非平衡流体中稀薄粒子的 ST 及其相应的宏观热力学。我们的工作明确证明了宏观不可逆热力学中熵和耗散的热力学概念的信息论起源。