低耗散模型下有限时间卡诺热机优化的自洽性

由低耗散模型建立的有限时间卡诺热机的最大功率效率（EMP），显著依赖于不可逆熵产生 $\Delta S^{(\mathrm{ir})}$ 对操作时间 $\tau$ 的反比标度假设，即 $\Delta S^{(\mathrm{ir})}\propto1/\tau$。有限时间等温过程针对EMP的最优操作时间必须处于反比标度的有效区间内。然而，由于 $1/\tau$ 标度的系数未知，这种一致性未曾被检验。本文以两能级原子热机为例揭示：低耗散模型下有限时间卡诺热机的优化仅在 $\eta_{\mathrm{C}}\ll1$ 的区间内自洽，其中 $\eta_{\mathrm{C}}$ 为卡诺效率。在大 $\eta_{\mathrm{C}}$ 区间，由低耗散模型得到的EMP操作时间不在 $1/\tau$ 标度的有效区间内，且精确的EMP被发现超越著名界限 $\eta_{+}=\eta_{\mathrm{C}}/(2-\eta_{\mathrm{C}})$。