微观尺度热力学：从有效加热到布朗卡诺热机

我们回顾了一系列关于微观尺度非平衡过程热力学的实验研究。特别地，在这些实验中，我们研究了浸没在水中并受外部随机力作用的单个光阱微粒的热力学性质的涨落。在平衡时，粒子位置的涨落可由有效温度描述，该温度可调节至数千开尔文。通过控制粒子的有效温度和光阱的刚度，实现了还涉及控制参数变化的等温和非等温热力学过程。由于在胶体系统中真正的绝热过程不可行，讨论并实现了平均绝热协议，其中粒子与环境之间无平均热量交换。通过串联等温和绝热协议，展示了如何构建单粒子卡诺热机。最后，我们提供了对循环的能量学和效率涨落的深入研究。