介观热电引擎的随机热力学循环
量子物理
2021-02-10 v2 介观与纳米尺度物理
统计力学
摘要
我们分析了一个稳态热电引擎，其工作物质由两个电容耦合的量子点组成。其中一个量子点与作为热源的热库隧穿耦合，另一个与两个处于较低温度的带电偏置热库耦合，从而以对抗偏置的稳态电流形式提取功。在该稳态引擎动力学的单次实现中，可以识别出自主的 4 冲程循环。这些循环是纯随机的，这与表现出自振荡的机械自主引擎形成对比。特别地，这些循环在方向和持续时间上均发生涨落，并与其他杂散循环竞争。利用随机热力学方法，我们量化了循环涨落并将其与单个循环期间产生的熵联系起来。我们确定了主要负责引擎性能的循环，并利用图论工具量化了其统计性质。我们表明，此类随机循环之所以可能，是因为功提取机制本身是随机的，而非像传统机械引擎中工作物质哈密顿量所具有的周期性时间依赖。我们的研究为循环引擎与稳态引擎之间的联系提供了新视角。
引用
@article{arxiv.2010.06853,
title = {Stochastic Thermodynamic Cycles of a Mesoscopic Thermoelectric Engine},
author = {R David Mayrhofer and Cyril Elouard and Janine Splettstoesser and Andrew N Jordan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.06853},
year = {2021}
}