有限时间卡诺循环的分子动力学分析

我们研究了弱相互作用气体（可视为近理想气体）的有限时间卡诺循环在最大功率下的效率 $\eta_\mathrm{max}$。在多个分别与温度为 $T_\mathrm{h}$ 和 $T_\mathrm{c}$ 的热库和冷库相互作用的系统中，已知 $\eta_\mathrm{max}=1-\sqrt{T_\mathrm{c}/T_\mathrm{h}}$，这通常被称为 Curzon-Ahlborn (CA) 效率 $\eta_\mathrm{CA}$。我们首次通过分子动力学模拟进行了数值实验以验证 $\eta_\mathrm{CA}$ 的有效性，结果表明我们的 $\eta_\mathrm{max}$ 并不总是与 $\eta_\mathrm{CA}$ 一致，但在 $T_\mathrm{c} \to T_\mathrm{h}$ 的极限下趋近于 $\eta_\mathrm{CA}$。我们的分子动力学分析仅利用基础算术从理论上解释了上述事实。