做功能力的提取：自由能界及在开路引擎中的应用
量子物理
2022-10-19 v4 统计力学
摘要
热力学第二定律利用宏观系统自由能的变化来限定所做功的界限。做功能力(ergotropy)在微观情景中扮演类似角色，其定义为通过酉操作可从系统中提取的最大能量。在本分析中，我们量化了系统因与热浴相互作用而能被诱导出的做功能力大小，以期将其用作微观机器所做功的源。我们给出了以此方式从环境中提取的做功能力的基本界限。该界限由非平衡自由能差表示，并可在系统哈密顿量维数趋于无穷的极限下达到饱和。针对有限维系统，数值分析了导致此饱和的做功能力提取过程。此外，我们将从环境中提取做功能力的思想应用于一类新型冲程热机设计，称之为开路引擎。对于维数为2和3的系统，这些机器的效率和功产出可完全优化，并对更高维提供了数值分析。
引用
@article{arxiv.2205.06455,
title = {Extraction of ergotropy: free energy bound and application to open cycle engines},
author = {Tanmoy Biswas and Marcin Łobejko and Paweł Mazurek and Konrad Jałowiecki and Michał Horodecki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.06455},
year = {2022}
}
备注
31 pages, 6 figures. Comments welcome