单原子气体与固体纳米结构间的非玻尔兹曼传热
化学物理
2023-08-31 v1
摘要
通过理论与模拟研究了非玻尔兹曼能量分布对与固体表面接触的单原子气体的压强、撞击率和热通量的影响。首先，从第一性原理推导了压强、撞击率和热通量的微正则表述，并与典型能量分布相积分。其次，利用低压氩气氛中铁纳米线的原子分子动力学模拟检验非玻尔兹曼热通量理论。研究发现，压强不受气体能量分布影响，而在非玻尔兹曼情形下撞击率增加多达 8.5%。最引人入胜的是，非玻尔兹曼能量分布可导致负热通量，即热量从冷固体流向热气体。该非玻尔兹曼热通量效应通过分子动力学模拟得到验证，并且对于上限非玻尔兹曼能量分布，在假设平衡情形下发现固体比气体冷 46%。本基础发现为非玻尔兹曼气体性质提供了新见解，并增进了对非平衡动力学的理解。
引用
@article{arxiv.2308.16087,
title = {Non-Boltzmann Heat Transfer Between a Monoatomic Gas and a Solid Nanostructure},
author = {Malte Döntgen and K. Alexander Heufer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.16087},
year = {2023}
}