Linear Irreversible Thermodynamics and Onsager Reciprocity for Information-driven Engines
在非平衡态热力学的最新进展中，信息被认为是一种热力学资源，它可以驱动热力学流，而不需要能量的直接注入。在本文中，我们建立了一个广泛的自治信息处理类的线性不可逆热力学的框架。特别是，我们证明了Onsager互易性与信息成立：线性响应矩阵是定义良好的，并与信息亲和力和传统的热力学亲和力对称。作为一个应用程序，我们推导出一个普遍的约束的效率在最大功率的信息驱动的引擎在线性制度。我们的结果揭示了信息流在线性不可逆热力学中的基本作用，并将适用于研究信息在生物系统中的作用。
2016-11-21 cond-mat.stat-mech
Superstatistics as the thermodynamic limit of driven classical systems
本研究将超统计框架拓展至受外部能量涨落的经典系统，证明其热力学极限下的势能分布可用超统计描述，并通过Lennard-Jones晶体的分子动力学模拟验证了理论预测的正确性。
2024-06-17 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium steady states in contact: Approximate thermodynamic structure and zero-th law for driven lattice gases
我们探讨驱动晶格气体的存在下，一个强烈的热力学变量，可以确定“平衡”之间的两个非平衡稳态系统保持弱接触。在模拟中，我们发现这些系统满足令人惊讶的简单的热力学定律，如第零定律和粒子数波动和相应的磁化率之间的波动响应关系非常好。然而，在较高的密度，小，但可观察到的偏离这些法律发生由于非平凡的接触动力学和存在的长程空间相关性。
2010-11-17 cond-mat.stat-mech
Externally driven macroscopic systems: Dynamics versus Thermodynamics
在外部驱动系统的介观动力学建模中收集的经验表明，没有可能发挥平衡或非平衡热力学势作用的势，但它们的热动力学模型通常被发现提供了很好的描述，很好的理解，并与实验观察结果一致的预测。这一明显的矛盾是解释注意到，在一个给定的介观水平的描述的动态和类似的mathics-like调查没有直接关系。它们的关系是间接的。它们都在更微观的描述层次上代表了动态建模的两个方面。热力学分析是在研究更微观的动力学如何还原为介观动力学（还原动力学）的过程中产生的，而介观动力学分析是在研究还原的结果（还原动力学）的过程中产生的。
2016-09-14 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of driven systems with explicitly broken detailed balance
本文针对显式破坏细致平衡的驱动系统，提出一种考虑状态跃迁约束的框架以计算玻尔兹曼熵，并证明可定义和解释有效热力学势。
2025-01-21 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic relations in a driven lattice gas: numerical exprements
通过对受驱动的格子气的数值实验，探讨了非平衡定态下的热力学关系。在操作定义的压力和化学势的驱动格子气，我们确认数值的有效性的可积性条件（麦克斯韦关系）的两个量的值不同于那些平衡系统。这意味着我们可以为所考虑的非平衡稳态构造自由能函数。我们还调查了与此自由能函数的波动关系。我们的结果表明，即使在非平衡稳态下，压缩性也可以用密度涨落来表示。
2003-09-26 cond-mat.stat-mech
Derivation of the fundamental equations of continuum thermodynamics from statistical mechanics
假定点粒子的经典统计系统，可以精确地导出连续介质热力学的基本方程（连续性方程、运动方程和能量方程）。宏观态函数（密度、速度、应力、能量密度、热通量）被解释为期望值。
2009-02-12 cond-mat.stat-mech
Periodically driven thermodynamic systems under vanishingly small viscous drives
本文提出基于奇异摄动与Floquet理论的方法，解决了极小粘性驱动下周期性热力学系统振荡态难以求解的问题，并发现两类可用于冷却和触发化学反应的分布。
2024-02-26 cond-mat.stat-mech
Oscillations in feedback driven systems: thermodynamics and noise
非平衡噪声系统的振荡是一种重要的物理现象。这些振荡可以发生在自主生物化学振荡器中，如生物钟。它们也可以表现为周期性驱动系统（如时间晶体）中的次谐波振荡。自治系统中的振荡和在较小程度上周期驱动系统中的次谐波振荡都得到了彻底的研究，包括它们与热力学成本和噪声的关系。我们对第三类非平衡系统：反馈驱动系统的振荡进行了系统的研究。特别地，我们使用随机热力学的装置来研究噪声和热力学成本在反馈驱动振荡中的作用。对于一个简单的两态模型，显示振荡，我们分析了精度和耗散之间的关系，揭示了振荡可以保持一致的无限时间在有限的系统中的热波动的限制发散热力学成本。我们考虑在一个更复杂系统中的振荡与几个自由度，伊辛模型驱动的磁化和外部磁场之间的反馈。这种反馈驱动的系统可以显示类似于在时间晶体中观察到的亚谐波振荡。我们说明了第二定律的反馈驱动系统，显示振荡。对于伊辛模型，振荡耗散热可以是负的。然而，当我们考虑还包括与测量相关的信息项的总熵时，振荡的总熵变总是正的。我们还研究了耗散热的有限尺寸标度，为某些参数制度的一阶相变的存在提供了证据。
2019-09-11 cond-mat.stat-mech
Non-stationary solutions driven by thermodynamic power in the white-noise Langevin model
利用格林函数解导出了白噪声朗之万模型中含时外势的平均热力学功率。功率作为平均能量的微分方程中的驱动项出现，并确定解是平稳的还是非平稳的。不同的动力学示出了明确的模型：一个线性的潜在的静态磁场，一个线性的潜在的扰动与振荡组件和磁场开关建模使用$\tanh$协议。
2009-08-11 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic constraints on kinetic perturbations of homogeneous driven diffusions
该研究分析扩散型非平衡稳态的动力学扰动静态响应，证实其为非平衡效应且可衡量涨落耗散定理的违背程度，还给出平坦势场驱动扩散下响应受驱动强度约束的定量不等式。
2024-04-15 cond-mat.stat-mech
A new expression of the probability distribution in incomplete statistics and fundamental thermodynamic relations
为了克服不完全统计文献中概率分布原表达式的局限性，本文导出了一个新的概率分布表达式，其中引入的Lagrange乘子B%与Tsallis统计中内能约束的第二、第三选择中引入的Lagrange乘子B%相同，且恰好等于物理逆温度。阐明了新表达式所描述的概率分布通过能谱的均匀平移是不变的。此外，还给出了几个基本热力学关系式，并讨论了新的概率分布表达式与原表达式之间的关系。
2007-03-23 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic optimization equalities in weakly driven processes
Universidade Estadual Paulista（圣保罗州立大学）
本文从 Euler-Lagrange 方程推导出弱驱动经典开放系统中宏观热力学平均值优化的等式，指出优化发生于功和热与路径无关时，并证明其可作为遗传规划的收敛准则及适用于方差。
2025-11-05 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation for underdamped Langevin systems driven by a velocity-dependent force
最近，它已被证明，有一个折衷关系之间的热力学成本和电流波动，称为热力学不确定性关系（TUR）。TUR已经推导出各种过程，如离散时间马尔可夫跳过程和过阻尼朗之万动力学。对于欠阻尼动力学，最近有报道说，一些修改是必要的TUR的应用。在这项研究中，我们提出了一个更广义的TUR，适用于一个系统驱动的速度依赖力的背景下，欠阻尼朗之万动力学，通过扩展的理论Vu和长谷川[预印本arXiv：1901.05715]。我们表明，我们的TUR准确地描述了权衡性能的分子制冷机（冷阻尼），布朗动力学在磁场，和一个活跃的粒子系统。
2019-07-14 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation for underdamped dynamics driven by time-dependent protocols
欠阻尼动力学的热力学不确定关系（TUR）有着令人感兴趣的问题，而过阻尼动力学的热力学不确定关系（TUR）最近才被推导出来。即使在稳态情况下，一个适当的方式来匹配欠阻尼和过阻尼TURs还没有找到.我们推导出欠阻尼系统的TUR一般时间依赖协议，覆盖稳态，通过使用Cramér-Rao不等式.我们表明，由此产生的TUR引起的方差和熵产生的产品的不平等。证明了在大粘度极限下，该方法接近于已知的过阻尼结果。我们提出了三个例子来证实我们的严格结果。
2021-06-04 cond-mat.stat-mech
A generalization of the thermodynamic uncertainty relation to periodically driven systems
热力学不确定性关系表达了精度和熵产生之间的普遍权衡，其在其原始公式中适用于稳态系统中的当前可观测量。我们将这种关系推广到周期性的时间依赖系统，并且相关地，推广到更大的一类固有的时间依赖的电流可观测量。在热机或分子机器的情况下，我们的推广不仅适用于由恒定驱动力所作的功，而且适用于在改变能级时所作的功。进入广义不确定性关系的熵项是局部熵产生率的总和，这些熵产生率由一个指有效的与时间无关的概率分布的因子进行修改。的热力学不确定性关系的常规形式恢复的时间独立驱动的稳态，此外，在快速驾驶的限制。我们说明了我们的结果为一个简单的模型的热机与两个能级。
2018-12-05 cond-mat.stat-mech
How statistical forces depend on thermodynamics and kinetics of driven media
本文研究了非平衡环境对准静态探针的统计力。在线性区，探头上的等温功等于介质在探头位移时松弛到新的稳定状态所做的超额功。此外，反应路径的相对重要性可以通过统计力来测量，从第二阶开始，探针上的力揭示了介质反应性的非平衡变化的信息。我们还表明，非平衡介质的统计力一般是非加性的，在平衡的情况下。对力的非热力学修正和它们的非可加性都对任何非平衡稳态热力学公式提出了严格的限制。
2015-04-21 cond-mat.stat-mech
Quantum thermodynamics of nonadiabatically driven systems: The effect of electron-phonon interaction
在这项工作中，我们研究了非绝热的外部驱动的电子系统的热力学耦合到两个电子引线和声子模式，有和没有阻尼的影响。在慢驱动的极限下，我们建立了量子热力学量的非绝热修正。特别是，我们研究了一阶修正的电子布居，电荷电流和振动激发使用微扰膨胀，并比较结果的数值精确的分层运动方程（HEOM）的方法。此外，HEOM分析跨越了弱和强系统-浴槽耦合状态以及慢速和快速驱动极限。我们表明，电子摩擦和非绝热修正的电荷电流提供了一个明确的指标的弗兰克-康登效应和非共振隧穿过程。我们还讨论了近似量子主方程方法的有效性以及使用HEOM研究非平衡量子热力学的好处。
2022-06-02 cond-mat.stat-mech
Approximate thermodynamic structure for driven lattice gases in contact
对于一类非平衡系统，称为驱动晶格气体，我们研究当两个系统保持接触并允许交换粒子时会发生什么，其中粒子总数守恒。无论是吸引力和排斥最近邻粒子之间的相互作用和参数值的范围很广，我们发现，一个很好的近似，可以定义一个密集的热力学变量，如平衡化学势，它决定了最终的稳定状态的两个最初分离的驱动晶格气体接触。然而，由于非平凡的接触动力学，也有从这个简单的热力学定律观察到的偏差。为了说明接触动力学的作用，我们研究了零范围过程的一个变体，并讨论了如何可以解释的偏差修改后的大偏差原则。我们确定了一个额外的贡献大偏差函数，我们称之为过剩化学势，为零范围的过程以及驱动的晶格气体的变体。过量的化学势取决于接触动力学的细节，并且通常是先验未知的。接触依赖性意味着，即使一个密集变量可以均衡，第零定律仍然可能被违反。
2011-07-27 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of periodically driven systems: Fluctuation theorem for currents and unification of two classes
周期驱动用于操作从标准宏观发动机到小型非平衡微观系统的机器。两类这样的系统是由周期性温度变化驱动的小型热机和由外部刺激驱动的分子泵。对于由固定热力学力驱动的系统的非平衡稳态是有效的，而不是外部周期驱动的众所周知的结果，已被推广到周期驱动的热机只是最近。这些结果包括一个一般的表达熵产生的电流和亲和力和对称关系的Onsager系数从线性响应理论。对于非平衡稳态，昂萨格互易关系可以从更一般的波动定理的电流。我们证明了一个波动定理的电流周期驱动系统。我们表明，这个波动定理意味着波动耗散关系，对称关系的Onsager系数和进一步的关系，非线性响应系数。本文中的设置比以前的研究更一般，即，我们的结果对热机和分子泵都是有效的。在我们的框架中，外部协议被假设为随机的，这导致了一个特别方便的方式来处理周期性驱动的系统。
2017-11-15 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic geometry of minimum-dissipation driven barrier crossing
我们探讨了一个简单的系统，模拟单分子力延伸实验中的核酸发夹的动力学的热力学几何。接近平衡，最佳（最小耗散）驱动协议由广义线性响应摩擦系数。我们的分析和模拟表明，驱动协议的摩擦系数在亚稳态区域之间的界面处急剧上升，这导致最小耗散协议在亚稳态盆地内快速驱动，但随后在界面处停留最长时间，使热波动最大时间将系统踢过障碍。直观地说，相同的原理一般适用于自由能估计（在操纵分子动力学模拟和单分子实验），提供了一个设计原则的随机对象之间的有效耦合的建设，并作出预测进化的生物分子马达的建设。
2016-11-03 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of rapidly driven systems
研究了在快速振荡外场驱动下，弱耦合到多个库的开放量子系统的随机热力学。分析是建立在一个修改后的随机主方程在Floquet的基础上。过渡率被证明是满足当地的细致平衡涉及熵流出的水库。热力学第一和第二定律也确定在轨迹水平。机械功通过系统能量本征态的初始和最终投影来确定。我们明确表明，这两步测量变得不必要的长时间限制。还建立了电流和机械功率的稳态涨落定理。这种关系不需要引入时间反转的外部驱动，这通常是需要考虑系统时，受到时间不对称的外部领域。这被理解为长期近似的结果，与快速驱动振荡和由环境引起的较慢的弛豫动力学之间的大时间尺度分离一致。我们的研究结果最后说明了一个模型描述的热力发动机。
2015-05-11 cond-mat.stat-mech
Entropy Production in Mesoscopic Stochastic Thermodynamics: Nonequilibrium Kinetic Cycles Driven by Chemical Potentials, Temperatures, and Mechanical Forces
非平衡态热力学（英语：Nonequilibrium thermodynamics，NET）研究系统在整体平衡之外的过程。在介观水平上，它提供了各种复杂现象的统计动态描述，如化学反应，离子传输，扩散，热化学，热机械和机械化学通量。在本综述中，我们介绍了一个介观随机制定NET通过分析熵产生在几个简单的例子。强调了非平衡稳态循环动力学的基础作用。在这种情况下，昂萨格的互惠关系的统计力学阐明。化学机械，热机械和酶催化的热化学能量转换过程进行了讨论。有人认为，介观随机NET提供了一个严格的数学基础的基本概念，需要理解复杂的过程中的化学，物理和生物学，这也是相关的纳米技术的进步。
2016-01-15 cond-mat.stat-mech
Stochastically driven single level quantum dot: a nano-scale finite-time thermodynamic machine and its various operational modes
我们将与两根引线接触的单能级量子点描述为纳米级有限时间热力学机器。点是由外部随机力驱动的，该力在两个值之间切换其能量。在等温状态下，它可以通过响应于随机驱动而产生对抗所施加的偏压的电流并在反向循环中重新传递功来作为可再充电电池操作。这种行为让人想起了Parrondo悖论。如果存在热梯度，则该装置可以用作产生功的热机，或者用作经由随机驱动的功输入从冷储存器提取热量的制冷机。机器在最大功率输出的效率进行了调查，为每种操作模式，并确定了通用功能。
2012-03-14 cond-mat.stat-mech
Steady thermodynamic fundamental relation for the interacting system in a heat flow
有一个长期存在的问题是，是否有可能将平衡热力学的形式主义扩展到稳态非平衡系统的情况。我们已经对热流中的理想气体作了这样的推广[Hoelyst \emph{et al.}，J. Chem. Phys. 157，194108（2022）]。在这里，我们调查是否存在这样的描述系统的相互作用：在热流的范德华气体。我们引入状态参数，每个状态参数都与改变能量的单一方式相关联。非平衡态热力学第一定律由这些参数得出。非平衡态的内能$U$具有与平衡态热力学相同的形式。对于范德瓦尔斯气体，$U(S^*, V, N, a^*,b^* )$是仅5个状态参数的函数（与表征边界条件的参数的数量无关）：熵$S^*$、体积$V$、粒子数$N$和重新标度的范德瓦尔斯参数$a^*$、$b^*$。状态参数$a^*$、$b^*$以及$S^*$确定与环境的净热交换。
2023-01-30 cond-mat.stat-mech
Efficiency bounds for bipartite information-driven thermodynamic systems
本文利用 Cauchy–Schwarz 不等式推导子系统熵产生率下界，并给出双子系统效率上下界，且通过双量子点模型验证其有效性。
2024-07-03 cond-mat.stat-mech
Linear stochastic thermodynamics for periodically driven systems
线性随机热力学理论是为与单个储层接触的周期性驱动系统而发展的。适当的热力学力和通量确定，从马尔可夫过程的熵产生。Onsager系数进行评估，Onsager-Casimir关系进行了验证，并给出了明确的表达式的扩展的傅立叶分量。结果示出了一个周期性调制的两电平系统，包括功率输出的优化。
2015-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Violation of Fundamental Thermodynamic Law or Invalid Microstate Densities?
经常错误地假设微状态的数量Ω（E，V，N，.）对于一个孤立系，可用的能量可以任意依赖于扩展变量E，V，N，.然而，这不是自然系统的情况下，可以达到热力学平衡，因为存在的限制，从基本的平衡公理的独立性和\it{a priori}等概率的微观状态，和基本常数的性质。在这里，我们推导出一个简洁的公式，规定了Ω的条件，必须满足真正的系统。不遵守这一条件的模型在平衡态热力学形式主义下处理时将呈现不一致性。这与最近的一些模型有关，其中已经报道了负热容和违反基本热力学定律。自然量子系统遵守公理并遵守基本常数，因此自然系统在没有无限范围力的情况下，原则上可以达到热力学平衡。
2013-07-29 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Estimating equilibrium ensemble averages using multiple time slices from driven nonequilibrium processes: theory and application to free energies, moments, and thermodynamic length in single-molecule pulling experiments
最近发现的统计力学的身份，使平衡系综平均计算驱动非平衡过程的实现，包括单分子拉实验和类似的计算机模拟。收集大型数据集的挑战促使人们追求最大限度地利用现有信息的有效统计估计。沿着这些思路，Hummer和Szabo开发了一个估计器，该估计器结合了沿驱动非平衡过程的多个时间切片的数据，以计算平均力的潜力。在这里，我们概括了他们的方法，从多个时间片汇集信息来估计任意的均衡预期。我们的表达式可以与路径集成平均值的估计，包括现有的最佳估计，使用单向和双向协议收集的数据相结合。我们证明了估计通过计算自由能，矩的聚合物扩展，和度量张量的热力学长度在一个模型单分子拉伸实验。与仅使用单个时间片的估计器相比，我们的多个时间片估计器产生了更平滑的估计，并实现了更低的高阶矩方差。
2010-10-26 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of driven collisionless systems
本文提出了一种统计理论，它可以计算一个驱动系统在无碰撞松弛过程后所达到的稳态。应用该理论研究了电子束受外电场驱动的情况。在适当的边界条件下解析求解了Vlasov方程，并与分子动力学模拟进行了比较。一个完美的协议之间的理论和模拟。构造了全电流-电压相图。
2009-04-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Evading Thermodynamic Uncertainty Relations via Asymmetric Dynamic Protocols
最近发现了许多版本的热力学不确定性关系（TUR），它们对不可逆耗散过程中积分电流的相对涨落施加了下限，并表明小尺度机器和热机的精度可能存在根本限制。在这项工作中，我们严格证明，TUR可以通过使用动态协议，是不对称的时间反演。我们说明了我们的结果使用模型热机使用两个级别的系统，并讨论了解析TUR和时间反演对称性之间的基本连接。
2022-06-27 cond-mat.stat-mech
Entropy Production and Thermodynamic Dynamics in Active and Passive Brownian Systems Driven by Time Dependent Forces and Temperatures
本文解析研究了时间依赖温度和力驱动的主动与被动布朗马达，推导熵产生和提取率，发现自由运动时总熵仅依赖温度和摩擦，外力强烈影响熵产生与耗散。
2025-04-14 cond-mat.stat-mech
Self-driven lattice-model Monte Carlo simulations of alloy thermodynamic
晶格模型的蒙特卡罗（MC）模拟是计算替代合金热力学性质的一种广泛使用的方法。其更广泛使用的限制是难以驱动MC模拟以获得所需的量。为了解决这个问题，我们设计了各种高层次的算法，作为用户和传统的MC代码之间的接口。用户指定的目标寻求在一个高层次的形式，我们的算法转换成基本的任务，由一个标准的MC代码执行。例如，我们的算法允许在指定的准确度内确定合金相在其整个稳定区域内的自由能，而无需在计算期间进行任何用户干预。我们的算法还可以直接确定成分-温度相边界，而不需要计算合金系统的整个自由能表面。
2002-01-28 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Uncertainty Relation in Interacting Many-Body Systems
热力学不确定关系（TUR）已被充分研究了少自由度系统。虽然原则上，TUR也适用于具有许多相互作用的自由度的更复杂系统，但迄今为止对其在此类系统中的行为知之甚少。我们分析了TUR在热力学极限的混合物驱动粒子与短程相互作用。我们的主要结果是一个明确的表达的最佳估计的总熵产生的单粒子电流和两粒子电流之间的相关性。各种版本的驱动格子气的定量结果证明了这种方法的实际实施。
2022-02-24 cond-mat.stat-mech
Towards a nonequilibrium thermodynamics: a self-contained macroscopic description of driven diffusive systems
本文给出了在外场作用下与边界水库相互作用的扩散系统的完备宏观描述。该方法是基于一个简单的假设，这是由广泛的一类微观随机模型，他们是满意的建议。然而，该描述并没有以任何方式涉及潜在的微观动力学：所需的唯一输入是作为热力学变量的函数的传输系数，这是实验上可获得的。基本假设是局部平衡，允许流体动力学描述的演变，爱因斯坦之间的传输系数的关系，和一个变分原理定义的平衡自由能。与变分原理相联系的是自由能所满足的Hamilton-Jacobi方程，对具体计算非常有用。在我们的方案中，宏观尺度上的相关性是非平衡态的一般性质。任意阶的关联函数都可以从自由能泛函中计算出来，自由能泛函一般是热力学变量的非定域泛函。从非平衡态的观点出发，特别注意了平衡态的概念。
2008-11-25 cond-mat.stat-mech
Numerical study of non-adiabatic quantum thermodynamics of the driven resonant level model: Non-equilibrium entropy production and higher order corrections
本文对非平衡条件下的共振能级模型的量子热力学进行了数值研究。在我们之前关于非平衡量子热力学的工作（Phys. Rev. B 101，184304 [2020]）之后，我们将密度算符扩展为驱动速度的幂级数，在那里我们可以确定非绝热热力学量。特别地，我们计算了非平衡熵产生率以及对能量和/或布居的高阶非绝热修正。在弱耦合的限制下，我们的结果退化为量子主方程的结果。
2022-04-20 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Is thermodynamics fundamental?
热力学是一种非基本理论，这是物理学哲学中的一种共识。这特别是因为热力学被认为是一个理论的范例，而这个理论可以被简化为另一个理论，即统计力学。例如，“温度是平均分子动能“的说法已成为成功还原的教科书范例，尽管事实上这一说法对很多系统都不正确。在这篇文章中，我们捍卫热力学是一个基本理论的观点，我们根据最近的物理研究中的四个案例研究证明了这一立场。我们解释了熵引力（1）和黑洞热力学（2）如何可以作为阻碍热力学还原的多重可实现性问题的案例研究。此外，我们讨论了问题的简化的相变，并认为分歧理论（3）允许建模的“相变“的热力学水平上，即使在有限的系统。它也表明，推导不可逆输运方程的Mori-Zwanzig形式主义（4）并不，尽管最近声称相反，构成一个还原的热力学量子力学。最后，我们简要地讨论了一些反对热力学基础性的论点，这些论点不是基于还原。
2022-04-09 cond-mat.stat-mech gr-qc physics.hist-ph
Universal interrelation between dynamics and thermodynamics of fluids: dynamically-driven "c"-transition
我们的第一个非常广泛的调查超临界相图及其关键属性揭示了一个普遍的动力学和热力学之间的相互关系和一个明确的liquidlike和gaslike状态之间的过渡。这可以在主图中看到，主图显示了代表比热对相图上许多不同路径的系统中关键动力学参数的依赖性的数据的崩溃。因此，观察到的过渡是路径无关的。我们称之为“c”转变，因为“c”形曲线参数化了比热对关键动力学参数的依赖性。“c”-转变具有固定的反转点，并为相图提供了新的结构，在超临界状态（高达至少2000倍的临界压力和50倍的临界温度）下操作。数据崩溃和路径独立性以及相图上特殊反转点的存在表明在深度超临界状态下的急剧交叉或新的相变。
2021-08-30 cond-mat.stat-mech
Transport and thermodynamics in quantum junctions: A scattering approach
本文提出了一种研究与热环境强耦合的量子系统输运和热力学的散射方法。这种形式主义恢复了标准的非平衡格林函数的量子输运表达式，并再现最近获得的结果缓慢驱动系统的量子热力学。使用这种方法，已经获得了新的结果。首先，我们导出了多个无限大液池通过一般相互作用耦合的非平衡稳态密度矩阵的一般显式表达式。然后，我们得到了一个一般的表达式驱动的非相互作用的共振能级的驱动速度的一阶，其中的点能级和它的耦合都是变化的，没有调用宽带近似。此外，我们还表明，系统浴相互作用的对称分裂，用于耦合到一个浴的系统的情况下，以确定有效的系统哈密顿量[Phys. Rev. B 93，115318（2016）]也适用于多浴的情况。最后，我们证明了我们的方法的等效性的Landauer-Buttiker形式主义和它的扩展到缓慢驱动的系统开发的冯Oppen和同事[物理。120，107701（2018）]。为了证明使用这种形式主义，我们分析了操作的设备，其中点驱动两个引线之间的强耦合条件下循环。我们还推广了以前得到的表达式熵产生在这样的驱动过程中的许多浴的情况下。
2020-03-18 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Cost of Random-Time Protocols
King’s College London（伦敦国王学院）
针对随机计时外部协议驱动系统看似违反热力学第二定律的悖论，研究提出通过存储随机时间结果可解决该问题，证明擦除存储的平均功不小于协议获得的平均功，并给出相关测量装置与适用的协议场景。
2026-08-13 cond-mat.stat-mech
Fundamental limitations for quantum and nano thermodynamics
热力学和统计物理之间的关系在热力学极限是有效的-当粒子的数量变得非常大。在这里，我们研究热力学在相反的制度-在纳米尺度，当量子效应变得重要。应用量子信息理论的结果，我们建立了一个热力学理论在这些限制。我们推导出一般标准的vacuical状态转换，并作为特殊情况下，找到两个自由能：一个是量化的确定性提取的工作从一个小系统中接触的热浴，和其他量化的逆过程。我们发现，由于有限尺寸效应和量子相干性，从非平衡态中提取功存在着根本的限制。这意味着在这种尺度下，相变一般是不可逆的。作为这些方法的一个应用，我们分析了小型热机的效率，发现它们在循环的绝热阶段是不可逆的。
2014-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Universal approach to quantum thermodynamics of strongly coupled systems under nonequilibrium conditions and external driving
提出了一种基于密度矩阵展开的方法来研究强耦合到两个或多个电解池的量子系统的热力学性质。对于缓慢的外部驱动系统，我们确定的绝热和非绝热贡献的热力学量，我们展示了如何热力学的第一和第二热力学定律表现在强耦合制度。特别是，我们表明，熵产生是积极的二阶驱动速度。该公式可用于玻色子和费米系统，并恢复了平衡情况下的先前结果（Phys. Rev. B 98，134306 [2018]）。然后，该方法被证明为驱动共振能级模型以及驱动安德森杂质模型，其中的分层量子主方程方法被用来精确地模拟非平衡量子动力学。
2020-03-14 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic time asymmetry in nonequilibrium fluctuations
我们在这里提出了完整的分析实验驱动布朗运动和电噪声的$RC$电路，表明热力学熵的产生可以与这些非平衡系统的统计描述的时间反演对称性的破坏。对称性破缺可以用单位时间的动力学熵来表示，一个是前向过程的动力学熵，另一个是时间反演过程的动力学熵。这些单位时间的熵表征了动态随机性，即，时间无序，在时间序列的非平衡波动。它们之间的差异给出了著名的热力学熵产生，因此，它的起源是动力学随机性的时间不对称性，别名时间无序，在系统中被赶出平衡。
2007-11-27 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Geometry of Nonequilibrium Fluctuations in Cyclically Driven Transport
本文基于全计数统计构建循环驱动非平衡输运的热力学几何框架，揭示非绝热度规贡献并证明几何热力学不确定性关系，在量子手性输运和布朗热泵中验证了理论。
2024-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermodynamic formalism for field driven Lorentz gases
我们在热力学形式下解析地确定了二维场驱动洛仑兹气体的动力学性质。对于稀气体进行等速恒温器，我们计算的拓扑压力作为一个类似温度的参数$\ba$的功能，到第二阶的强度的应用领域。Kolmogorov-Sinai熵和拓扑熵可以从定义为拓扑压力的Legendre变换的动力学熵中提取。我们的计算Kolmogorov-Sinai熵完全同意与以前的计算的基础上的洛伦兹-玻尔兹曼方程的方法。给出了拓扑熵的解析结果，并由动力学熵函数计算了维数谱。
2003-12-22 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Optimal finite-time processes in weakly driven overdamped Brownian motion
对热力学功最优化的完整物理理解仍然是随机热力学中一个重要的开放性问题。我们解决这个问题，在有限时间和弱过程的线性响应理论的哈密顿方法。我们推导了相应的欧拉-拉格朗日方程，讨论了它的主要特征，并以过阻尼状态下的受迫布朗运动为例进行了说明。我们表明，所获得的最佳协议相吻合，在适当的限制，与随机热力学的精确解，甚至可以是相同的，提出了众所周知的跳跃。然而，我们的方法表明，跳跃在极端的过程是一个很好的优化策略，在政权的快速但弱的过程中的任何驱动系统。此外，我们表明，快速但弱的最佳协议是时间反演对称的，直到现在仍然隐藏在远离平衡的精确解的属性。
2022-08-17 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics: A Clear Conceptual Framework
本文基于基本方程重新梳理热力学核心概念，澄清热与功的常见误解，并以理想气体自由膨胀验证所提框架，旨在提供更清晰易懂的热力学理解。
2025-07-02 cond-mat.stat-mech
Dynamic and thermodynamic bounds for collective motor-driven transport
分子马达集体工作，在细胞内运输货物，从一个到几百个马达牵引一个货物。对于一个广泛的集体运输系统，我们使用随机热力学的工具，推导出一个新的下限的熵产生率比第二定律更严格。这意味着新的边界的速度，效率和精度的一般运输系统和一组解析帕累托边界相同的电机。在一个特定的模型中，我们确定这些帕累托边界饱和的条件。
2022-09-11 cond-mat.stat-mech q-bio.QM
Multiscale Thermodynamics
多尺度热力学是研究复杂系统各个层次之间关系的理论。它包括经典的平衡热力学作为一个特殊的情况下，但它是适用于静态和时间演变过程中的外部和内部驱动的宏观系统，远离平衡，并在微观，介观和宏观水平上进行研究。在本文中，我们制定多尺度热力学，解释其起源，并说明它在介观动力学结合水平。
2020-12-17 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and Dynamic Stability: Extended Theories of Heat Conduction
HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利研究与教育网络维格纳物理研究中心）；Eötvös Loránd University（厄特沃什·罗兰大学）；Montavid Thermodynamic Research Group（蒙塔维德热力学研究组）；University of Messina（墨西拿大学）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
本文在非平衡热力学框架下分析了超越傅里叶的传热理论稳定性，探讨了扩展热力学中不同传热理论的比较与分析。
2024-09-13 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics for active matter
对活性物质的理论理解仍然是碎片化的和面向模型的，活性物质是被定向运动驱动而脱离平衡的。随机热力学，另一方面，是一个全面的理论框架驱动系统，允许定义波动的功和热。我们将这些定义应用于活性物质，假设耗散可以用有效的非保守力来模拟。我们表明，通过工作，共轭广泛和密集的可观的定义，即使在非平衡稳态缺乏自由能。作为例子，我们推导出了活性布朗粒子的压力和界面张力的表达式。尽管观察到稳定的相分离，后者变为负值。我们讨论了这个明显的矛盾，突出了波动的作用，我们提供了一个尝试性的解释。
2016-03-10 cond-mat.stat-mech
Edwards thermodynamics for a driven athermal system with dry friction
我们得到，使用半解析传递算子技术，爱德华兹热力学的一维模型的块连接的谐波弹簧和进行干摩擦。该理论是能够再现的线性发散的相关长度作为能量密度的函数，观察到在直接数值模拟的模型下攻丝动力学。我们进一步分析这种分歧使用高斯近似的机械稳定配置的分布，并表明，它是一个特殊的无限温度临界点的存在。
2015-07-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergence and Breaking of Duality Symmetry in Generalized Fundamental Thermodynamic Relations
将作为统计极限行为的热力学推广到具有概率{ \it a priori}的任意系统，其中热力学的无限尺寸极限被多重测量极限所代替. Massieu熵和Gibbs熵之间的对偶对称性在无限次重复观测的极限下产生，从而产生Gibbs方程和Hill-Gibbs-Duhem方程（HGDE）。如果一个系统的热力学极限满足Callen的假设，熵是一个欧拉函数，对称性就失去了：HGDE简化为吉布斯-杜亨方程。该理论为经典热力学和纳米热力学提供了一个非机械化的基础，并提供了一个从大量数据中提取涌现的框架，而不需要底层细节。
2022-03-20 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Thermodynamics of a Periodically Driven Qubit
我们的目标是给出一个教学演示的开放系统动力学的周期性驱动的量子位接触的温度浴。我们对量子位的热力学特别感兴趣。众所周知，通过将马尔可夫近似与Floquet理论相结合，可以导出量子比特状态的$\mathbb{C}^2$中的随机薛定谔方程。我们在这里遵循不同的方法。我们利用Floquet理论将时间非自治的量子比特动力学嵌入到时间自治的无限维动力学中。我们将由此产生的无限维系统称为修饰量子比特。利用马尔可夫近似，我们导出了修饰量子比特的随机薛定谔方程。我们的方法的优点是跳跃算子是哈密顿算子的阶梯算子。这简化了热力学的公式。我们利用无穷维系统的热力学来恢复受驱动量子比特的热力学描述。我们比较我们的结果与现有的文献和恢复已知的结果。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
