热、温度和相对论
Heat,temperature and relativity
摘要：
作为最近的一些计算机模拟结果的相对论热力学推导。
英文摘要：
Relativistic thermodynamics as result of some recent computer simulations is derived.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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玻璃的低温specific heat：非广泛方法
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比热使用Tsallis统计计算。观察到用非广延方法解释玻璃的某些低温比热性质是可能的。讨论了非广延比热与分形比热随温度变化的相似性。
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热流存在时的双曲导热、有效温度和第三定律
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狭义相对论中的逆温度四维矢量
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在狭义相对论中，有几种解释温度的方法。我们认为，逆温度4-向量$\bf β$是唯一可行的选择，从热力学定律，和$\bf β$是一个面向未来的类时4-向量。利用超流思想实验，我们可以证明$\bf β$不一定像通常认为的那样，沿着系统共动坐标系的时间方向。对于孤立系，由熵最大原理确定了4-向量。
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低温下热的弹道传播模型
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低温下的热传导表现出各种不能用傅里叶定律描述的效应，如第二声和弹道传播。在本文中，各种理论的性能进行了比较的情况下，弹道和波状传播的热脉冲在氟化钠。
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关于高温下液体的heat capacity的评述Stishov，Physica A 478（2017）205
Comments On the heat capacity of liquids at high temperatures, S.M. Stishov, Physica A 478 (2017) 205
结果表明，对于包括键合势在内的许多对相互作用势，在任意密度下，稠密气体、流体和液体的等容热容随温度的升高而减小，液体等容热容随温度的降低与粒子间相互作用随温度的升高而减小有关;与密度无关的非理想稀气体径向分布函数可以描述液氩等容热容的温度依赖性;依赖于密度和温度的径向分布函数描述了液体的等容热容的温度依赖性和致密流体;软球的Carnahan-Starling状态方程对氩的等容热容给出了很好的定量描述; 2动能随温度的变化比势能随温度的变化更快; 3液态可以看作是致密气体的状态。导出了（温度，密度）平面上Frenkel线的显式表达式.
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关于狭义相对论中热力学的注记
Notes on thermodynamics in special relativity
热力学基础在狭义相对论被认为是。我们认为，从唯象观点看，热和绝对温度的正确相对论变换是由H. Ott，H. Arzeliès和C. M \oller。结果表明，从理想气体的相对论吉布斯分布中也可以发现相同的转化规律。这种分布最近已被计算机模拟所证实。分析了相对论热力学中的唯象温度计和统计温度计。
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温度调制系统的复heat capacity和熵产生
Complex heat capacity and entropy production of temperature modulated systems
从随机热力学的角度研究了温度调制下的非平衡系统。我们发现，对于小振幅的温度振荡，热通量的行为正弦随时间的推移，结果，允许复杂的热容量的定义。复热容的实部是动态热容，其虚部与熵产生率成正比。我们还证明了复热容的极点等于虚单位乘以未扰动演化算子的本征值，并且都位于复频率的下半平面内，从而保证了Kramers-Kronig关系的服从.本文还对调和固体的复热容进行了精确计算，确定了动态热容和熵产生率的色散关系。
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关于热机和负温度的注记
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我们表明，卡诺循环之间的正的正则温度浴和负的正则温度浴的效率等于1。由此可见，负的规范温度不能等同于绝对温度。我们用变化磁场中的自旋来说明这一点。
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由绝热温度变化得到的高场specific heat和熵
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室温热脉冲实验中对傅里叶定律的偏离
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我们报告在室温下的热脉冲实验，不能用傅立叶定律描述。的实验数据是正确的Guyer-Krumhansl方程，在其过度扩散制度建模。这种现象是由于具有不同传导率的传导通道，并且平行于热通量的方向。
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含时振荡温度下系统的熵产生和heat capacity
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使用随机热力学，我们确定的熵产生和动态热容量的系统受到正弦时间依赖的温度，在这种情况下，系统是永久的热力学平衡诱导连续产生的熵。系统根据福克-普朗克或福克-普朗克-克拉默斯方程随时间演化。这些方程的解决方案，对于谐波力的情况下，发现正是从中获得的热通量，熵的生产和动态热容量的温度调制的频率的函数。这最后两个量被示出为与复数热容的实部和虚部有关。
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低温下一般势场中运动的热分布函数
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关于能斯特方程与绝对零度下热容消失等价性的一种新的简洁证明
A new succinct proof on the equivalence of the Nernst equation and the vanishing heat capacity at absolute zero temperature
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超越恒温热源：具有恒定热产生率的 Stirling 循环
Beyond Constant-Temperature Reservoirs: A Stirling Cycle with Constant Heat-Generation Rate
本文针对放射性同位素电源系统，构建了运行于恒定热产生率热源与恒温冷源间的有限时间热机理论框架，发现平均输出功率与效率的普适比例关系，并以 Stirling 循环为案例揭示了热源温度振荡及放射性衰变对性能的长期影响。
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无公度相specific heat低温玻璃状异常的解释
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对无公度相低温比热中出现的玻璃状异常现象提出了解释。这种解释的关键是在计算热力学量值时适当考虑相子阻尼。在三种可能的情况下相子动力学的非公度相的低温比热进行了讨论：没有相子间隙，静态相子间隙和相子间隙的动态起源。现有的核磁共振和非弹性散射数据表明，这些情况是可能的联苯，蓝青铜$\rm K_{0.30}MoO_3$和BCPS分别。相应的低温比热的估计值与实验结果相当吻合。
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哈密顿热传导中的温度分布
Temperature Profiles in Hamiltonian Heat Conduction
我们研究热输运的背景下的哈密顿和相关的随机模型与最近邻耦合，并推导出一个普遍的法律的温度分布的一大类这样的模型。该定律包含参数$α$，并且仅当$α=1$。$α$的值取决于能量交换机制，包括示踪粒子的运动范围及其飞行时间。
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低温specific heat中的玻璃状行为是任何真实晶体的自然属性
A glass-like behavior in the low-temperature specific heat is a natural property of any real crystal
我们提供了一个严格的计算自由能的非金属晶体含有一个小浓度的缺陷。低温主导贡献为$\propto T^2$。这进一步给出了如玻璃所表现出的线性$T$低温比热。这些结果还表明，与玻璃中发生的情况类似，几乎完美晶体的长波长光谱不足以确定其低温行为。
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T型分子热泵
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室温下的Guyer-Krumhansl型导热
Guyer-Krumhansl-type heat conduction at room temperature
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三维伊辛模型中的界面扩散与热传导
Diffusion of interface and heat conduction in the three-dimensional Ising model
我们研究了三维伊辛模型中界面扩散运动、热传导和粗糙化转变之间的关系。我们数值计算的热导率和扩散常数，发现扩散常数显示出交叉的温度依赖性。交叉温度等于平衡时的粗化转变温度，当热量在系统中流动时，交叉温度偏离平衡时的粗化转变温度。根据这些结果，我们讨论了热传导引起粗化转变温度漂移的可能性。
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具有软型粒子间相互作用的一维动量守恒系统中反常的温度相关热输运
Anomalous temperature-dependent heat transport in one-dimensional momentum-conserving systems with soft-type interparticle interaction
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谐振晶体中的非稳态热传导
On Unsteady Heat Conduction in a Harmonic Crystal
建立了一维谐振晶体非稳态传热的解析模型。引入非局部温度作为动力学温度的推广。导出了一个用非局部温度表示的非定常热过程的封闭方程。对于瞬时热扰动的动力学温度的时间可逆方程推导和求解。得到所考虑的系统中的热通量的本构关系。该定律与傅里叶定律显着不同，它预测了热锋的有限速度以及热通量与晶体长度的独立性。计算机模拟结果证实了分析结果。
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薄膜的Heat capacity在非常低的温度下
Heat capacity of a thin membrane at very low temperature
计算了自由支撑薄膜的热容随厚度和温度的变化关系。一个值得注意的事实是，对于一个给定的温度，存在一个最小的热容的厚度的依赖。在给定温度下，热容与其最小值之比是厚度与其最小值之比的泛函数。给定温度下热容的最小值与温度的平方成正比。我们的分析，特别是可以用于优化微测辐射热计的支撑膜。
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热力学遇到了狭义相对论--或者物理学中什么是真实的？
Thermodynamics meets Special Relativity -- or what is real in Physics?
本文重新审视了相对论热力学领域中存在的各种框架。我们特别仔细研究了相对论功、热力、运动热和相对论温度等概念的不同概念基础。至于后者的概念，我们认为，在普通热力学，相对论绝对温度应通过相对论卡诺过程操作性地引入。我们展示了更多的隐含的，甚至隐藏的默认的前提，并指出了一些现有的文献中的差距，错误和不确定的声明。我们特别表明，有一个广泛的习惯，得出一般性的结论，从分析过于限制和特殊的热力学过程，例如，过程与恒定的压力，这是危险的，有时会导致错误的结果。此外，我们给出了一个相对论卡诺过程的帮助下，所谓的相对论热力学第零定律的详细分析。我们严格表明，与文献中的某些陈述相反，在不同的相对论温度下，相对于彼此运动的热力学系统，可以热稳定共存，只要它们各自的温度服从一定的函数关系（由洛伦兹因子给出）。然而，这意味着它们各自的静止温度相同。
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稠密流体冲击波的柔性宏观模型：热功分离;延迟应力和热通量;双温热松弛
Flexible Macroscopic Models for Dense-Fluid Shockwaves: Partitioning Heat and Work; Delaying Stress and Heat Flux; Two-Temperature Thermal Relaxation
区分纵向和横向温度的宏观模型可以提供由分子动力学模拟揭示的微观激波结构的改进的描述。此外，我们可以在模型中包括三个弛豫时间，两个基于麦克斯韦粘弹性及其用于热流的Cattaneo方程模拟，第三个基于克鲁克-玻尔兹曼方程。这种方法可以复制所观察到的应力滞后（其滞后于应变速率）和热通量滞后（其滞后于温度梯度），以及两个温度的最终平衡。对于剖面稳定性，时间滞后不能太大。通过划分纵向和横向贡献的功和热，包括张量热导率和体积粘度，所有的定性微观特征的强简单流体激波结构可以重现。
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小温度梯度下非线性晶格的热传导
Heat conductance in nonlinear lattices at small temperature gradients
本文提出了一种新的方法框架内，在一维晶格中的热导率可以进行研究。将整个导热过程分为两个部分，第一部分是两端温度$T$相等时的平衡过程，第二部分是一端温度$ΔT$，另一端温度为零时的非平衡过程。这种方法允许在$ΔT \to 0$上显著减少计算时间。发现阈值温度$T_{\rm thr}$，其尺度$T_{\rm thr}(N) \sim N^{-3}$与晶格尺寸$N$和按惯例分离两种机制的热导：声子机制占主导地位的$T < T_{\rm thr}$和孤子的贡献随温度的增加在$T > T_{\rm thr}$。孤子和呼吸子直接可视化的数值实验。在$ΔT \to 0$极限下的非线性晶格的热传导问题可以归结为具有由温度$T$的平衡过程确定的含时随机刚度的调和晶格的热传导问题。详细的分析是针对$β$ -FPU晶格进行的，虽然主要结果对于具有任意势的一维晶格是有效的。
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关于绝对零度温度的不可达性和能斯特热定理
On the unattainability of absolute zero temperature and the Nernst heat theorem
有时有人认为，无法达到零温度是热力学第二定律的结果。从历史上看，零温度的不可达性与第二定律的独立性在80多年前就被证明了，但这一论断在文献中被重复。这一断言自然导致了一个疑问，即零温度的不可达性并不等同于能斯特热定理。能斯特热定理和剩余熵之间的明显矛盾进一步使第三定律的问题复杂化。总的来说，第三定律的有效性似乎丧失了，给人一种假设有些模糊的印象，作者最近通过对第三定律的表述进行改进，解决了剩余熵与能斯特热定理之间的明显矛盾。在此基础上，解决了两个有争议的问题，即零温度的不可达性与第二定律的独立性以及零温度的不可达性与能斯特热定理的等价性。
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达到零环境温度的非平衡过程中过剩热的消失
The vanishing of excess heat for nonequilibrium processes reaching zero ambient temperature
本研究将热力学第三定律推广至非平衡过程，证明一类受驱马尔可夫跳变过程在零温下过剩热与非平衡热容均消失，给出了基于矩阵森林、矩阵树定理的证明及新的适用条件。
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不同温度下水浴量子热的特征函数
The characteristic functions of quantum heat with baths at different temperatures
本文是关于量子热定义为在一个过程中的能量变化的浴。介绍考虑到最近的发展，在经典的强耦合热力学，并解决了一个版本的量子热满足量子经典对应。证明了量子热的特征函数和全计数统计在形式上是相似的。该方法还可以推广到多个浴，如不同温度下的两个浴，这开辟了研究相关性和热流的前景。该论文扩展了早期关于一个浴设置中预期量子热的结果（Aurell \& Eichhorn 2015，Aurell 2017）。
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低温差斯特林热机的非线性动力学分析
Nonlinear dynamics analysis of a low-temperature-differential kinematic Stirling heat engine
低温差斯特林热机技术是重要的可持续能源技术之一。LTD斯特林热机的旋转运动如何基于温度差保持或损失的基本问题因此是需要清楚理解的实际上和物理上重要的问题。在这里，我们接近这个问题，提出并调查一个最小的非线性动力学模型的有限公司运动斯特林热机。我们的模型被描述为一个驱动的非线性摆的动力是温差。将发动机的转动状态和静止状态分别描述为动力学方程的稳定极限环和稳定不动点。这两种状态在足够的温差下共存，而稳定极限环在温差太小的情况下不存在。使用非线性分岔分析，我们表明，稳定的极限环的消失发生通过同宿分岔，与温度差的分岔参数。
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量子热机与非平衡温度
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一对两级系统最初准备在不同的热状态和耦合到一个外部可逆的工作源，一般不达到一个共同的温度在一个单一的工作提取过程结束。定义了二体量子系统最终非平衡被动态的有效温度，并分析了它的性质。
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广义相对论中的热力学平衡
Thermodynamic Equilibrium in General Relativity
爱因斯坦理论中静态自引力流体的热力学平衡条件由托尔曼-埃克塞特温度定律$T{\sqrt {g_{00}(x^{i})}} = constant$定义，根据该定律，适当的温度通过度量系数$g_{00}(x^{i})$明确地取决于介质内的位置。通过假设托尔曼-埃塞尔菲斯特“口袋温度”的有效性，克莱因还证明了化学势的类似关系，即$μ{\sqrt {g_{00}(x^{i})}} = constant$。在这封信中，我们证明了一个更一般的关系，统一这两个量保持不管状态方程所满足的介质，和原来的托尔曼-埃克菲斯特定律形式是有效的，只有当化学势为零相同。在一般的平衡情况下，温度和化学势以这样一种方式交织在一起，即只有一个确定的（依赖于位置的）关系将两个量统一起来。作为这些结果的一个例证，还确定了等温气体（有限球分布）和中子星的温度表达式。
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时间可逆动力系统中的热传导及其缺乏：具有温度梯度的广义Nosé-Hoover振子
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我们使用非平衡分子动力学来分析和说明平衡和非平衡（热传导）谐振子的一个恒温器和两个恒温器版本之间的定性差异。在相空间中，具有完全相同的温度场的保守非导热区可以与耗散导热区共存。
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