Dissipative response of driven bead-spring-dashpot chains
Indian Institute of Technology Indore(印度印多尔理工学院)
通过线性与对称协议拉动一端固定的弹簧-阻尼器链,数值计算内部摩擦聚合物的耗散功,发现链长、陷阱刚度与内部摩擦参数对耗散的影响,并揭示刚度依赖的耗散响应。
2026-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Isothermal Langevin dynamics in systems with power-law spatially-dependent friction
本文研究了布朗粒子在一维非均匀介质中的动力学行为,其扩散系数为$D(x)\sim |x|^c$形式。粒子的概率分布函数(PDF)计算解析,通过求解菲克扩散方程,并从欠阻尼朗之万方程的数值模拟。在很大程度上,通过两种方法计算的PDF产生相同的结果,对应于$c<0$的亚扩散和$0<c<1$的超扩散。对于$c>1$,扩散方程预测粒子加速。在这里,我们表明,这种现象,以前考虑在几个作品作为一个说明可能的空间依赖性热噪声的戏剧性影响,是非物理的。我们认为,在等温介质中,运动不能超过弹道极限($\left\langle x^2\right\rangle \sim t^2$)。当摩擦系数在离原点很远的距离处下降得足够快时,就会达到弹道极限,并且朗之万方程正确地捕捉到了这一点。
2016-06-28 cond-mat.stat-mech
Spatially resolved atomic-scale friction: Theory and Simulation
利用Green-Kubo关系和经典的分子动力学模拟,分析了小探针粒子在原子尺度表面上滑动时所受到的摩擦力.我们发现,在原子尺度上,摩擦张量可以急剧变化的位置和滑动方向的函数。格林-久保关系产生这种位置和方向的依赖性,从平衡模拟的时间依赖的协方差的力作用在探头上。我们发现,出乎意料的是,位置和方向的依赖性的能量耗散有关的(简单得多)静力协方差,特别是在极限的探针只有轻微扰动的表面粒子。相比之下,探测器所经历的(自由)能量景观通常不是局部耗散的良好指标。我们还讨论了利用局部和方向解决摩擦张量的优化策略。这使我们能够找到最佳的滑动路径和速度协议,例如,最小化给定时间内表面上两点之间的能量耗散。
2020-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Self-diffusion in sheared colloidal suspensions: violation of fluctuation-dissipation relation
使用记忆函数形式主义,我们表明,在剪切胶体悬浮液的波动耗散定理的自扩散,即爱因斯坦的自扩散和流动张量之间的关系,是违反,并提出了一种新的方法来衡量这种违反布朗动力学模拟。我们推导出模式耦合表达式的标记粒子摩擦张量和一个有效的,剪切速率依赖的温度。
2004-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics with Simultaneous Dissipations to Fermionic and Bosonic Reservoirs
Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo(东京大学固体物理研究所)
研究通过影响功能方法框架,探讨粒子与费米子和玻色子热库同时相互作用的动力学,揭示耗散对氢在金属表面振动弛豫及溶剂化质子放电的影响。
2025-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Linking fluctuation and dissipation in spatially extended out-of-equilibrium systems
对于在温度$T$下处于平衡的系统,热噪声和能量阻尼通过波动耗散定理(FDT)与$T$相关。在这里,我们研究的FDT的扩展到一个平衡的稳定状态:一个微悬臂受到恒定的热通量。由此产生的热分布在这个空间上扩展的系统与本地能量耗散场相互作用,规定的机械波动的幅度。使用三个样本具有不同的阻尼配置文件(本地化或分布式),我们探测这种方法,并通过实验证明波动和耗散之间的联系。因此,可以根据作为微振荡器的最大温度的函数的耗散的测量来先验地预测热噪声。
2023-03-22 cond-mat.stat-mech
Entropy production for velocity-dependent macroscopic forces: the problem of dissipation without fluctuations
在宏观系统中,速度相关的唯象力$F(v)$用于模拟摩擦、反馈装置或自推进。这种力通常包括耗散分量,其隐藏了在环境温度$T$下与恒温器的快速能量交换,由微观哈密顿量$H$控制。映射$(H,T) \to F(v)$ --即使对于许多目的都有效--可能会导致随机热力学的应用,其中推导出$incomplete$波动熵产生(FEP)。最近的宏观实验提供了一个启发性的例子,其中耗散主要是由固体对固体摩擦,通常通过确定性库仑力$F(v)$建模。通过适应微观普朗特-汤姆林森模型的摩擦,我们展示了FEP是如何占主导地位的释放到$T$ -恒温器,忽略了宏观库仑模型的热量。这个问题困扰着文献中的几项研究,不能通过用不同的辅助动力学来衡量时间反演的轨迹来解决:它只能通过对耗散下的恒温器进行更精确的随机建模来解决。
2015-09-10 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic geometry of friction on graphs: Resistance, commute times, and optimal transport
Simon Fraser University(西蒙菲莎大学)
研究通过证明热力学摩擦度量与通勤时间嵌入和电阻距离等价,揭示了概率在动态瓶颈传输的内在成本及热力学耗散与焦耳加热的关系,拓展了线性响应热力学与最优运输理论的联系。
2026-07-31 cond-mat.stat-mech
Energy Dissipation Bounds for Autonomous Thermodynamic Cycles
在热力学过程中,有多少自由能不可逆地损失?对于确定性协议,能量耗散的下限来自于与在有限时间内将系统推离平衡相关联的热力学摩擦。最近的工作也限制了精确移动单个自由度的成本。使用随机热力学,我们计算一个自主控制系统的总能量成本,同时考虑热力学摩擦和熵成本,精确地指导一个单一的控制参数。我们的研究结果对通常对绝热极限的理解提出了挑战:在这里,即使无限慢的协议在能量上也是不可逆的。
2021-03-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Noncontact friction: Role of phonon damping and its nonuniversality
虽然获得理论预测的耗散在滑动运动是一项艰巨的任务,一个政权,允许分析结果是所谓的非接触制度,其中探针是弱相互作用的表面上,它移动。研究这种制度的模型晶体,我们扩展以前获得的分析结果,并通过基于粒子的计算机模拟定量地确认它们。通过使用Green-Kubo关系,模拟中弱耦合的微妙区域是可能的。分析允许提取和比较已经发现导致耗散的两种典型机制:声子辐射,即使在纯弹性固体中也普遍存在,以及声子阻尼,例如,由晶体原子的粘性运动引起的。虽然声子辐射是占主导地位的大探针表面的距离,声子阻尼占主导地位的小距离。此外,声子辐射是成对加性现象,使得由于与表面的不同部分(区域)的相互作用而引起的耗散相加。这种加性标度的结果从一般的平均探针表面的力和摩擦之间的一对一的映射由于声子辐射,无论潜在的对相互作用的性质。相反,声子阻尼是强非加性的,不存在这样的一般关系。我们表明,在某些情况下,耗散甚至可以{ \it减少}与探针相互作用的表面积增加。上述属性,这是植根于表面波动的空间相关性,预计将有重要的后果时,解释实验测量,以及缩放系统的大小。
2021-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Quantum friction and fluctuation theorems
我们使用统计力学的一般概念来计算在平面上方以恒定速度运动的原子上的量子摩擦力。我们推导出零温度摩擦力使用非平衡涨落耗散关系,并表明,在大的时间,稳态制度的量子摩擦尺度为原子的速度的三次方。我们还讨论了基于Wigner-Weisskopf和量子回归近似的方法如何无法预测正确的稳态零温摩擦力,这主要是由于量子摩擦的低频性质。
2014-05-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Friction and noise for a probe in a nonequilibrium fluid
我们研究了探测器在与被驱动粒子相互作用引起的确定性运动周围的波动动力学。后者构成的非平衡介质中的探头是浸没和建模为过阻尼朗之万粒子动力学驱动的非保守力。的扩展,产生的摩擦和噪音的表达式减少探针动力学是基于线性响应周围的时间依赖的非平衡条件的介质。这个结果包含了探针在非平衡流体中运动时摩擦与噪声之间的第二类涨落耗散关系的推广
2014-10-22 cond-mat.stat-mech
A quantum generalization of the thermal viscous friction law
基于微观和宏观能量平衡解的等价性,我们提出了一个描述无零点贡献的热涨落的宏观Langevin方程的粘滞摩擦定律的量子推广.该方程恢复了极限h -> 0的经典情况。特别地,它满足量子回归定理,并解决了涨落耗散定理的量子扩展中出现的几个异常。
2003-05-10 cond-mat.stat-mech
Power-law distributions and fluctuation-dissipation relation in the stochastic dynamics of two-variable Langevin equations
我们证明了具有非齐次噪声和摩擦的一般二元Langevin方程可以产生许多不同形式的幂律分布。通过求解相应的定态Fokker-Planck方程,我们可以得到一个条件,在该条件下,这些幂律分布在远离平衡的系统中精确地产生。该条件是扩散系数和摩擦系数之间的能量依赖关系,因此它为具有幂律分布的非平衡系统提供了波动耗散关系。进一步,我们研究了能正确导出这种幂律分布的Fokker-Planck方程的具体形式,并给出了Klein-Kramers方程和Smoluchowski方程在一个复杂系统中的可能推广,该系统的定态解恰好是Tsallis分布.
2012-02-06 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.class-ph
Kinetic theory of spatially homogeneous systems with long-range interactions: I. General results
我们回顾和完成现有的文献空间均匀系统的动力学理论与长程相互作用,集体效应考虑。整个系统的演化由Lenard-Balescu方程描述,该方程在弱耦合近似下是有效的。当忽略集体效应时,它简化为朗道方程,当忽略碰撞(相关性)时,它简化为弗拉索夫方程。在浴中的测试粒子的松弛由涉及扩散项和摩擦项的Fokker-Planck方程描述。对于热浴,扩散系数和摩擦系数由爱因斯坦关系连接。给出了扩散系数和摩擦系数的一般表达式,这取决于相互作用的势和空间的维数。我们还讨论了与$N$(粒子数)或与$Λ$(等离子体参数)的弛豫时间的统计平衡的缩放。最后,我们考虑了外部随机强迫对系统演化的影响,并计算了动力学方程中相应的项。
2011-12-04 cond-mat.stat-mech
Mobility and stochastic resonance in spatially inhomogeneous system
研究了在周期性摩擦系数介质中运动的过阻尼粒子在恒定外场倾斜的周期势场中的迁移率。当潜在的和摩擦系数具有相同的周期性,但有相位差,流动性显示出许多有趣的功能作为所施加的力,温度等的函数的流动性显示随机共振,即使是恒定的施加力,最近的兴趣的问题。在适当的参数范围内,迁移率也表现出与场强和噪声有关的共振现象。
1999-07-22 cond-mat.stat-mech
Thermal dissipation in quantum turbulence
通过求解Gross-Pitaevskii方程和Bogoliubov-de Gennes方程的耦合系统,数值研究了量子湍流中热耗散的微观机制.在低温下,所获得的耗散在大于涡核尺寸的尺度上不起作用。然而,随着温度的升高,耗散在大尺度上起作用,并且它影响涡旋动力学。我们成功地得到了涡旋动力学的相互摩擦系数随温度的变化关系,这一结果可应用于稀玻色-爱因斯坦凝聚体中的涡旋动力学.
2006-10-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech