全息斯特林发动机与通向卡诺效率之路

我们计算了可逆斯特林发动机（有无回热）的效率，其工作物质涵盖一大类，包括范德瓦尔斯流体、量子理想气体（玻色子和费米子）、玻色-爱因斯坦凝聚体、热共形场论以及全息共形场论。回热作为一种内部热回收机制，通过减少与外部热源的净热交换来提高效率。对于回热式斯特林循环，两个等容分支之间的固有热失配起着核心作用，它控制着效率与卡诺界限的偏差，并量化了内部交换热量可被完美回收的程度。我们确定了达到卡诺效率的一个通用充分条件，即定容热容与体积无关，确保等容热失配为零。虽然该条件对于经典理想气体和范德瓦尔斯流体成立，但对于量子理想气体和共形场论工作物质则不成立。对于对偶于 AdS-史瓦西和 AdS-雷斯纳-诺德斯特罗姆黑洞的热共形场论态，我们获得了斯特林效率的精确表达式。在固定势系综中，我们证明斯特林效率在大势极限下趋近于卡诺值，并且在存在回热的情况下趋近速度更快。