重温费曼棘轮：基于热电输运理论的视角
统计力学
2014-08-19 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
我们展示了如何将用于热电输运的形式体系适配于 Smoluchowski 的开创性思想实验，即费曼棘轮与棘爪系统。我们的分析基于“有用通量”的概念：对于热电系统，它是电流；对于费曼棘轮，它是有效跳跃频率。我们的方法为推导和分析该系统的性质提供了原创性的见解。特别是，我们类比每个载流子的熵或塞贝克系数，定义了“每个齿的熵”，并推导出了费曼棘轮的开尔文第二关系类比式。鉴于热电发电机 (TEG) 与费曼棘轮这两种热机的热通量平衡方程在形式上的相似性，我们引入了一个分布参数，用于量化流经两种热机冷端和热端的热量比例。虽然已知对于 TEG 而言 = 1/2，但对于费曼棘轮，其值为 1。这意味着在后一种情况下，冷储库中不会有任何热量被排出。此外，对最大功率效率的分析表明，所谓的费曼效率对应于外可逆引擎的效率，此时 = 1。随后，转向非线性区域，我们推广了基于对流图像的方法，并引入了两种不同类型的阻力，以区分所考虑系统的动力学行为与其耗散能量的能力。最后，我们提出了原始费曼棘轮与具有单导电通道的介观热电发电机之间存在的强烈相似性。
引用
@article{arxiv.1403.7391,
title = {Revisiting Feynman's ratchet with thermoelectric transport theory},
author = {Y. Apertet and H. Ouerdane and C. Goupil and Ph. Lecoeur},
journal= {arXiv preprint arXiv:1403.7391},
year = {2014}
}