远离平衡的二阶随机过程中的宏观通量与局部互易关系
统计力学
2015-10-28 v2
摘要
随机过程是研究纳米尺度物理和生命科学的重要工具。在化学和生物学中广泛使用的一阶随机过程中，只能明确定义质量通量而非热通量。在此，我们研究了由位置依赖力和温度梯度驱动的二阶随机过程中的两个宏观通量。我们证明了通过宏观通量消失定义的热力学平衡等价于通过介观尺度时间可逆性定义的平衡。在小噪声极限下，我们发现熵产生率（此前由相空间上的介观不可逆通量定义）与经典宏观表达式一致，即宏观通量与其相关热力学力的乘积之和。进一步表明，在此极限下，两对力与通量遵循线性唯象关系，且相关的标量系数对于瞬态和稳态均满足互易关系。该标量系数正比于局部温度的平方除以局部摩擦系数，源于沿每个维度速度分布的二阶矩。这一结果表明，即使在远离平衡的状态下，纳米尺度的 Soret 效应（热扩散）与 Dufour 效应之间也存在非常紧密的联系。
引用
@article{arxiv.1406.2769,
title = {Macroscopic fluxes and local reciprocal relation in second-order stochastic processes far from equilibrium},
author = {Hao Ge},
journal= {arXiv preprint arXiv:1406.2769},
year = {2015}
}