Thermodynamic speed limits for mechanical work
热力学速度极限是一组经典的不确定性关系，到目前为止，它对能量作为热量的随机耗散和熵的产生设定了全局界限。在这里，而不是这些热力学成本的限制，我们得出的积分速度限制的上限和下限的热力学效益-最小的时间为一定量的机械工作要做的或由一个系统。在短时间内的限制，我们展示了如何这外在的时间尺度涉及到一个内在的时间尺度的工作，恢复内在的时间尺度的微分速度限制，从这些积分速度限制，把第一定律的随机热力学的第一定律的速度。作为物理例子，我们考虑由闪烁的布朗棘轮所做的功和在受外部驱动的势阱中对粒子所做的功。
2023-02-10 cond-mat.stat-mech physics.data-an
Thermodynamic potential of a mechanical constitutive model for two-phase band flow
从一个简单的力学本构模型（非局部扩散约翰逊-Segalman模型; DJS模型），我们提供了一个严格的理论解释，为什么一个独特的价值的高度剪切粘弹性流体的应力平台稳定实现。本分析是基于一个减少理论的自由度的模型方程在附近的临界点，这导致了一个时间演化方程，相当于那些一阶相变。
2008-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic Quantum Mechanical Foundation of Fourier's Law
除了人们对纳米尺度下的温度和熵等旧概念越来越感兴趣之外，弛豫和输运理论最近也重新引起了人们的注意。随着电子电路和计算机芯片变得越来越小，一个新的眼光应该是适当的平衡和非平衡热力学在小尺度远低于热力学极限，即对原始宏观过程的理论理解，如能量，热，电荷，质量，磁化等的传输，只有从理论的基础，其适用性的限制可以推断。本文综述了非平衡量子热力学的背景和最新进展，重点介绍了小量子系统中的热输运。
2006-11-23 cond-mat.stat-mech
The Gibbs "volume" entropy is incorrect
在最近的论文中，几位作者声称，吉布斯最初提出的以相空间中体积的对数来定义热力学熵是唯一有效的定义。从吉布斯熵出发，这些作者声称热力学不能扩展到包括负温度。然而，吉布斯熵不能满足热力学的假设，导致严重的错误。特别地，对于具有非单调能量密度的系统，吉布斯熵的预测是不正确的。我们表明，平衡熵的正确表达式包含一个积分在相空间中的表面上，负温度是一个有效的热力学概念。
2015-06-23 cond-mat.stat-mech
Helmholtz Thermodynamics Beyond Hamiltonians: Including Walls, Pressure and Heat Flow
对于具有周期解的一维哈密顿系统，亥姆霍兹形式主义提供了经典热力学的诱人解释，基于纯力学量的时间积分，而不需要统计描述。在这里，我们扩展这种方法，包括热通量和压力的墙壁，从而使它能够描述实际的热力学变换，如等温压缩和膨胀。硬壁的存在，这会引起非零压力，是合理的维里定理的装置，而热通量被引入作为准静态的限制，适当的恒温哈密顿。特别注意推广谐振子和弹性弹跳器的最低限度的情况下，提供明确的物理解释。有了这样的扩展，热力学的完整图景就出现了，它可以进行能够从热产生机械功的循环变换，例如卡诺循环。
2023-02-23 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of the Fermi gas in a cubic cavity of an arbitrary volume
本文研究任意体积立方腔内费米气体的热力学性质，通过考虑离散能级计算熵、能量、压强等特性，并分析低温尺寸效应及连续极限过渡。
2024-08-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of the spin square
本文针对四自旋均匀反铁磁 Heisenberg 自旋环这一完全可积系统，推导了态密度、配分函数、比热、熵和磁化率的解析表达式，并通过数值验证，揭示了随自旋量子数增大经典热力学量作为量子力学量包络线的行为。
2022-10-25 cond-mat.stat-mech
Quantum statistical mechanical derivation of the second law of thermodynamics: a hybrid setting approach
基于量子统计力学和微观量子动力学，我们证明了宏观系统的普朗克原理和开尔文原理。我们考虑一个混合量子系统，它由热力学系统，这是最初在热平衡，和“设备”的操作前，并假设整个系统的演变自主。这为宏观系统的第二定律提供了令人满意的推导。虽然文章的主体是自成一体的，但有两个关于密切相关主题的补充说明，即熵增加定律和基于单位时间演化的方法。
2016-04-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
On the Dual Structure of Thermodynamics
根据指数分布族的性质，分析了Gibbs正则系综的Fisher信息，构造了一种新的无机械功简单系统的态函数。这样一个函数具有良好的对称性相对于勒让德变换，并提供了一个连接与以前的替代公式的热力学，最显着的工作由Biot，Serrin和Frieden和合作者。具有机械功的系统的逻辑扩展可以类似地考虑广义吉布斯系综。
2013-10-12 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Statistical mechanical study of thermodynamic properties of a family of fullerites from C36 to C96 in the equilibrium with their vapors
本文根据非对称自洽场的关联方法，计算了从C_（36）到C_（96）的高、小富勒烯的饱和蒸汽压与温度的关系，以及它们沿升华曲线的热力学性质。我们已经使用的Girifalco分子间的潜力与最近计算的参数为这些富勒烯。计算完成的温度的稳定性损失（spinodal点）Ts。我们将我们的结果与现有的实验数据进行比较，并与之前计算的最广泛的富勒烯，C60的大小的数量。一些特性的行为被认为是在它们的依赖于分子中的原子数。
2004-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Common mechanism of thermodynamic and mechanical origin for ageing and crystallisation of glasses
已知玻璃态经历缓慢的结构弛豫，其中系统逐渐探索较低的自由能最小值，其为无定形（老化）或结晶（失透）。最近，人们越来越感兴趣的不寻常的间歇性集体位移的大量粒子被称为“雪崩”。然而，其结构根源和动态尚未得到充分处理。在这里，我们研究硬球玻璃，结晶或年龄取决于大小多分散性的程度，并表明，少量的颗粒被critically驱动重新排列在低密度和键取向顺序的区域。这导致机械平衡的瞬时损失，这促进了大的级联运动。结合以前确定的现象学，我们有一个完整的动力学途径的结构变化，这是共同的老化和结晶。此外，这表明瞬态力平衡是区别玻璃和过冷液体的原因。
2017-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Volume dependent extension of Kerr-Newman black hole thermodynamics
我们表明，如果还考虑热力学第一定律中由霍金辐射产生的压力引起的功项，则霍金-贝肯斯坦熵公式被修改为因子$8/3$。我们通过隐式定义$ε=Mc^2/V$给出了相应的量子体积的直观定义，它是霍金辐射的平均能量密度。本卷按比例缩放为$V \sim M^5$，与其他建议一致。因此，相应的Smarr关系描述了一个广泛的熵和一个稳定的有效状态方程$S(E,V)\sim E^{3/4}V^{1/4}$。这些结果适用于带电和旋转的Kerr-Newman黑洞。
2020-03-11 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
Thermodynamics and Dynamics of a Monoatomic Glass-Former. Constant Pressure and Constant Volume Behavior
我们报告恒体积和恒压模拟的热力学和动力学性质的低温液相和结晶相的修改后的Stillinger-Weber（mSW）模型。我们已经发现，近似线性增加的固有结构的分布的有效高斯宽度。这种效应来自景观的非高斯性，并且与高斯激发模型的预测一致，高斯激发模型将构型流形的热力学表示为激发的集合，每个激发都携带激发熵。mSW模型为我们提供了构型熵和过剩熵，其差异主要归因于振动非谐性。因此，我们可以解决在亚当-吉布斯（AG）方程中经常使用的过剩热力学量之间的区别。当在AG方程中引入过剩熵时，我们发现恒压AG图的斜率出现了一个新的突变。模拟扩散率数据同样很好地拟合通过应用一个新的方程，来自高斯激发模型，强调焓超过熵的热力学控制变量在粘性液体中的运输。
2007-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Thermodynamics of Amorphous Materials I: Internal Degrees of Freedom and Volume Deformation
这是三篇论文中的第一篇，专门讨论非晶态材料的非平衡态热力学。这里我们的重点是内部自由度在确定这种系统的动力学中的作用。为了说明的目的，我们研究一个固体的内部自由度是管理不可逆的体积变化的空缺。使用这个模型，我们比较了一个热力学理论的基础上的克劳修斯-迪昂不等式的统计分析的基础上直接增加的熵的法律。首先利用统计理论导出Clausius-Duhem不等式。然后，我们使用的理论超越这些结果，并获得详细的运动方程，包括率因子，是由变形引起的噪声波动增强。统计分析指出，需要了解能量和熵是如何共享的空缺和他们的环境。
2009-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Derivation and thermodynamically consistent coupling of a Debye-Hückel type energy to a steric electrolyte model and application to the apparent molar volume and phase boundaries
本研究推导了基于非平衡电热力学框架的非恒定介电极化率类Debye-Hückel离子作用模型，得出新的热力学一致性条件，实现其与电解质混合物模型的一致耦合，并验证了其在表观摩尔体积和相界研究中的适用性。
2025-02-21 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermodynamic limits for optomechanical systems with conservative potentials
来自光的机械力--辐射压力--提供了一种内在的非线性相互作用。因此，光学机械系统在其稳定状态附近，如正则光学弹簧，可以显示作为外部参数的函数的非解析行为。这种非解析性，热力学相变的一个关键特征，表明可能有一个有效的热力学描述的光机系统。在这里，我们明确地定义了热力学限制的光学机械系统，并得出一组足够的约束系统参数的机械系统变大。作为一个例子，我们展示了如何满足这些约束条件的系统与$\mathbb{Z}_2$对称性，并得出一个自由能，使我们能够表征这作为一个平衡相变。
2017-07-18 cond-mat.stat-mech physics.optics
Second Law of Thermodynamics, Macroscopic Observables within Boltzmann's Principle but without Thermodynamic Limit
玻尔兹曼原理S=k ln W允许将平衡热统计扩展到“小”系统，而无需调用热力学极限。线索是将统计概率建立在整体平均而不是时间平均的基础上。有人认为，由于宏观测量所获得的信息不完全，热力学处理的是相空间中的系综或有限大小的子流形，而不是单一的时间依赖的轨迹。因此，系综平均数是统计概率的自然对象。这是粗粒化的物理起源，它不再是一个数学上的特设假设。从这个概念可以很自然地推导出所有的平衡热力学，包括最复杂的“小”系统的相变现象。本文将玻尔兹曼原理推广到6N维相空间中具有可能分形分布${\cal{M}}$的非平衡哈密顿系统，用相应的计盒体积代替相空间中体积的常规黎曼积分.这等于密封件$\bar{\cal{M}}$的体积。通过这种扩展，第二定律可以在不引用热力学极限的情况下导出。这种方法的不可逆性是由于相空间体积被其闭包$\bar{\cal{M}}$的体积所取代。这种替换的物理原因是宏观测量无法区分${\cal{M}}$和$\bar{\cal{M}}$。而前者由于刘维尔定理而不随时间变化，封闭的体积可以更大。与传统的粗粒化相比，盒计数体积被定义在无限分辨率的极限中。也就是说，没有人为的信息丢失。
2001-01-18 cond-mat.stat-mech nlin.CD nucl-th
Modelling mechanical equilibration processes of closed quantum systems: a case-study
本文研究了封闭量子系统在非驱动自发转变中的力学平衡动力学，通过建立描述量子粒子与移动壁相互作用的微分方程组，超越了临时时间依赖哈密顿量方法，准确捕捉了压缩与膨胀过程的热力学性质。
2022-02-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Alternative thermodynamic cycle for the Stirling machine
我们开发了一个替代的热力学循环的斯特林机，多方过程中发挥了核心作用。分析表达式的工作气体的压力和温度的体积的函数和参数的多变过程的特点。这种方法实现了一个更接近的协议与实验的压力-体积图，可以适应任何类型的斯特林发动机。
2017-04-05 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Thermodynamics of volume collapse transitions in cerium and related compounds
本文提出了一个各向同性固体中具有不连续体积变化的相干相变的非线性弹性模型。该模型再现了反常的热力学典型的相干平衡，包括内在的滞后（压力驱动实验）和负的体积模量。该模型的新颖之处在于可以很容易地求出统计力学解。我们发现，一致性导致无限范围的密度-密度相互作用，这驱动经典的临界行为。滞后回线的压力宽度随着温度的升高而收缩，在与剪切模量相关的温度下的临界点处结束。即使远离临界点，体积模量在转变处也以1/2指数软化。该模型解释了Ce及相关体系相图的许多已知特征。
2005-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Second Law of Thermodynamics and Macroscopic Observables within Boltzmann's principle, an attempt
利用计盒体积法将玻尔兹曼原理S =k* lnW推广到相空间中可能具有分形分布的非平衡哈密顿系统。宏观观测量M的概率P（M）由具有约束M的微正则系综的子流形{M}的这些体积与不具有约束M的子流形的这些体积的比值P（M）=W（M）/W给出。通过相空间积分的这种扩展，第二定律在不调用热力学极限的情况下导出。这种方法的不可逆性是由于用{M}的闭包的体积替换可能分形子流形{M}的相空间体积。与传统的粗粒化相比，盒计数体积由无限分辨率的极限定义。
2000-11-08 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
The "isothermal" compressibility of active matter
我们表明，机械定义的“等温”压缩性的行为作为一个类似于一个动态响应函数的悬浮液的活性布朗粒子。从主动压力计算的压缩性-碰撞和独特的游泳压力的组合-是能够预测运动诱导相分离的临界点，如预期的机械稳定性标准。我们通过一个积极的形式的热力学压缩性方程的静态结构因子，并找到这两个是等价的，这将是平衡系统的情况下，这个机械的定义。这种等效性表明，压缩性的行为就像一个热力学响应函数，即使当活动是大的。最后，我们讨论了定义一个活跃的化学势时，相界面的重要性。先前定义的活性化学势被证明是准确的临界点以上，但在共存区域的故障。包括游泳压力的机械压缩性的定义表明，界面是必不可少的确定相行为。
2020-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamical Relations in Function Space
我们制定的场自由度的基础上，通过引入一个工作引起的体积变化的函数空间中，除了通常的工作与空间体积变化。热力学的第一和第二热力学定律被定义为这样一个工作固有的场论通过推广随机能量学（随机热力学）的经典的真正的标量场与热浴接触。我们进一步讨论了函数空间中的局部平衡问题，并指出引入一个与所导出的热力学定律相一致的泛函理想流体力学模型是可能的。
2023-03-22 cond-mat.stat-mech hep-th nucl-th
Convexity at finite temperature and non-extensive thermodynamics
在有限体积标量场理论中，假设两个简并裸极小点之间存在隧道效应，研究了有效势对所有圈阶的影响。只有在路径积分中考虑了两个裸极小值，才能得到凸性，并在大体积极限下给出了有效势的一个新的推导。于是有效势具有一个普适形式，它被时空体积所抑制，并且只要体积是有限的，它就不具有自发对称性破缺的特征。有限温度分析导致令人惊讶的热性能，从自由能的非广延表达式。虽然这些结果的物理相关性还不清楚，潜在的应用超轻标量粒子进行了讨论。
2016-08-02 cond-mat.stat-mech hep-ph hep-th
The Zeroth Law of Thermodynamics and Volume-Preserving Conservative Dynamics with Equilibrium Stochastic Damping
我们提出了热力学第零定律的数学公式，并开发了一个随机动力学理论，具有一致的不可逆热力学，系统具有持续的保守的稳态电流在相空间中，而在平衡与热浴。该理论推广了欠阻尼力学平衡：$dx=gdt+\{-D\nablaϕdt+\sqrt{2D}dB(t)\}$，其中$\nabla\cdot g=0$和$\{\cdots\}$分别代表相体积保持动力学和随机阻尼。第零定律意味着平稳分布$u^{ss}(x)=e^{-ϕ(x)}$。我们发现正交性$\nablaϕ\cdot g=0$作为系统的一个标志。基于时间反演$\big(t,ϕ,g\big)\rightarrow\big(-t,ϕ,-g\big)$的随机热力学公式：熵产生$e_p^{\#}(t)=-dF(t)/dt$ ;广义“热”$h_d^{\#}(t)=-dU(t)/dt$，$U(t)=\int_{\mathbb{R}^n} ϕ(x)u(x,t)dx$是“内能“，“自由能”$F(t)=U(t)+\int_{\mathbb{R}^n} u(x,t)\ln u(x,t)dx$从不增加。熵遵循$\frac{dS}{dt}=e_p^{\#}-h_d^{\#}$。我们的公式被证明是符合P. Ao的早期理论。讨论了它与其它理论，势流分解，奇偶变量随机Hamilton系统，Klein-Kramers方程，Freidlin-Wentzell理论，GENERIC…
2013-12-20 cond-mat.stat-mech math-ph math.DS
