基于 Lenoir 循环的多能级 N 个非相互作用费米子量子热机优化

我们考虑由囚禁于多能级无限深方势阱中的 $N$ 个非相互作用费米子构成的量子动力学场内的 Lenoir 热机优化。费米子作为热机的工作物质，每个粒子处于不同的能级。我们通过分析物理参数并推导热机模型的最优性质来优化该量子热机模型。所研究的模型包含一个高能热浴和一个低能汇浴。如预期那样，这两个浴之间发生热泄漏，将使量子热机模型的效率退化。随着我们提高热泄漏的常数参数，这种退化加剧。我们还获得了热机无量纲功率与效率之间的环路曲线，其中效率明显受热泄漏影响，而功率输出则相反。由曲线我们确认，随着在存在泄漏情况下提高热机压缩比，热机效率将回归零。最后，我们检验了具有不同热泄漏水平的各模型的克劳修斯关系。我们发现，具有泄漏的模型在每种热泄漏变化下的特定压缩比处存在可逆过程。然而，由于可逆点之后 $\oint dQ/E>0$（即违反克劳修斯关系），压缩比是受限的。