q-Thermodynamics: First law for quasi-stationary states
我们讨论特殊方面的热力学热力学第一定律的系统，其特征在于存在的亚平衡准稳态的相关相/配置空间一般是不均匀的。因此，热力学量的朴素可加性要求不再被满足。
2003-10-11 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics is more powerful than the role to it reserved by Boltzmann-Gibbs statistical mechanics
本文简要回顾了统计力学与热力学之间的联系。我们指出，为了满足热力学及其勒让德变换的数学框架，著名的Boltzmann-Gibbs~（BG）统计力学是足够的，但不是必需的。事实上，统计力学的$N\to\infty$极限预期与热力学一致。对于其元素在概率论意义上是一般独立或准独立的系统，众所周知，BG理论（基于加性BG熵）确实满足这一期望。然而，在完全的类比中，其他基于非加性熵泛函的热统计理论（\emph{e.g.}，$q$ -统计）也满足同样的期望。我们用其元素以特定方式强烈相关的系统来说明这一观点，这样它们就逃脱了BG领域。
2014-10-31 cond-mat.stat-mech
The mutual co-implication of thermodynamics' first and second laws
在经典的唯象热力学中，第一定律和第二定律可以看作是独立的陈述。统计力学提供了一个微观基础，通过微观状态概率分布${p_i}$，用概率术语解释热力学。我们在这里研究这两个定律之间迄今尚未探索的微观联系。给定一个信息测度（或熵形式），两个定律中的每一个都通过过程$p_i \to p_i+dp_i$暗示另一个。
2004-12-14 cond-mat.stat-mech
Shannon Meets Carnot: Generalized Second Thermodynamic Law
经典的热力学定律不能描述能量哈密顿量是温度的显函数的系统的行为。例如，在将信息处理系统（如通信信道）建模为热系统时，会出现这种哈密顿量。在这里，我们推广的热力学第二定律，包括系统的温度依赖的能级，$dQ=TdS+<d\mathcal{E}/dT>dT$，其中$<\cdot>$表示平均玻尔兹曼分布，并揭示了一个新的定义的基本概念的温度。这种概括使得能够表达，例如，高斯信道的互信息作为自然的基本定律-热力学热力学定律的结果。
2008-06-23 cond-mat.stat-mech
The definition of the thermodynamic entropy in statistical mechanics
基于宏观变量随时间变化的概率分布，提出了热力学熵的定义。当复合系统中的约束被释放时，新的平衡值的概率分布进入一个窄峰。用概率分布的对数来定义熵，会自动使它在平衡值处达到最大值，因此它满足第二定律。它也满足热力学的基本原理。迪克斯和彼得斯对此定义的异议进行了讨论和解决。
2016-08-17 cond-mat.stat-mech
The Second Law of Steady State Thermodynamics for Nonequilibrium Quantum Dynamics
本文从微观的观点研究了开放量子系统的普通热力学第二定律和稳态热力学第二定律。基于Lindblad的H-定理，我们证明了这两个第二定律与完全正映射产生的量子动力学是一致的。此外，还得到了某些量子动力学系统的熵产生和“管家热”的微观表达式。
2001-09-05 cond-mat.stat-mech
Unnormalized nonextensive expectation value and zeroth law of thermodynamics
我们试图建立热力学第零定律的框架内的非广延统计力学的基础上经典的归一化$\texttt{Tr}\hatρ=1$和非归一化的期望$x=\texttt{Tr}\hatρ^q\hat{x}$。讨论了热力学的热力学第一定律以及该形式体系中热和功的定义。
2001-11-15 cond-mat.stat-mech
Robustness of the second law of thermodynamics under generalizations of the maximum entropy method
它表明，热力学定律是非常强大的推广下的熵的形式。利用Bregman型相对熵，证明了Clausius不等式总是成立的.这意味着热力学是高度普适的，并不排除最大熵方法的一致推广。
2007-08-12 cond-mat.stat-mech
The second law of Thermodynamics as a theorem in quantum mechanics
我们处理的量子力学系统的某些一般性质，预计是共同的宏观量子系统。从一个纯粹的初始状态（这可能不会描述一个平衡），其中的能量是温和地集中在一个单一的值，我们认为一个时间的演化所确定的时间依赖的哈密顿量作为一个模型的绝热操作在热力学。我们采取了一系列具有相同程序和不同等待时间的手术。然后，对几乎所有的等待时间的选择都严格证明了最小功原理。
2000-12-19 cond-mat.stat-mech
Nonextensibility of energy in Tsallis' statistics and the zeroth law of thermodynamics
本文讨论了Tsallis统计中存在的两个重要问题，一是能量是否是广延的，二是是否有必要引入所谓的广义热力学第零定律。结果清楚地表明，像熵，能量也是非广泛的Tsallis统计，热力学第零定律已隐含在Tsallis统计自1988年以来。并阐明了许多研究者所采用的标准能量可加性规则不适用于Tsallis统计，因为它不仅违反能量守恒定律，而且其推论与热力学第零定律相矛盾。
2005-02-21 cond-mat.stat-mech
The Third Law of Quantum Thermodynamics in the Presence of Anomalous Couplings
解析地得到了与热浴耦合的谐振子的量子热力学函数。结果表明，自由能和熵随温度的衰减比通常的耦合形式快。这意味着速度相关的耦合有助于确保热力学第三定律。
2008-01-26 cond-mat.stat-mech
Aspects of the Second Law of Thermodynamics from Quantum Statistical Mechanics to Quantum Information Theory
Kullback-Leibler不等式是比较任意两个密度矩阵的一种方法。建立物理系统的密度矩阵的技术是使用最大熵原理，给定熵作为密度矩阵的函数，服从已知的约束。结合密度矩阵的主方程，这两个成分使我们能够在最广泛的范围内制定热力学第二定律。因此，量子统计力学和量子信息中出现的问题都可以处理。热力学概念的方面，如卡诺循环将被讨论。一个模型进行检查，以阐明纠缠的作用，在朗道擦除问题。
2002-07-25 cond-mat.stat-mech
Zeroth and Second Laws of Thermodynamics Simultaneously Questioned in the Quantum Microworld
根据开放系统的标准量子理论的原理，目前已知有几种量子开放系统模型违反热力学第二定律。在这里，一个新的和相当平凡的另一种类型的模型建议描述的机制，违反，根据相同的原则，热力学热力学定律的第零和第二定律的同时。直到技术上的微小修改，该模型类似于一些模型已经知道，解决了标准的手段，并正确理解。因此，热力学的两个基本原理在严格量子情形下的普遍有效性同时受到质疑。
2001-02-05 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics' 0-th-Law in a nonextensive scenario
Tsallis的热统计学现在被认为是统计力学考虑的新范式。然而，它仍然受到一个严重的障碍：热力学第零定律的推广到一个非广泛的情况是困难的困扰。在这里，我们将展示如何克服这个问题。
2000-09-25 cond-mat.stat-mech
Heat and Entropy in nonextensive thermodynamics
热量和功的概念是在非广延统计力学中推导出来的，其步骤与广延统计力学中的步骤相同。
2003-01-31 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
Second law, entropy production, and reversibility in thermodynamics of information
我们提出了一个信息热力学的基本概念的教学审查，通过集中在热力学第二定律和熵产生。特别是，我们讨论了热力学可逆性，逻辑可逆性和热辐射的背景下，朗道原理和澄清，这三个概念是从根本上彼此不同的关系。我们还讨论了测量和麦克斯韦妖反馈控制的热力学。我们澄清恶魔和第二定律确实是一致的，在测量和反馈过程中单独，通过包括互信息的熵产生。
2017-12-19 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics within the Framework of Classical Mechanics
提出了热力学实体化的方法。一个保守的系统相互作用的元素，这是不平衡的，被用作一个模型。然后，这个系统被分解为被认为处于平衡状态的小的子系统。基于子系统的D'Alambert方程，得到了广义Liouville方程。确定了不可逆性的一个必要条件。这个条件就是子系统间的相互作用力与相对速度的关系。得到了潜在相互作用单元的子系统的运动方程。证明了由潜在相互作用元素组成的子系统的相互作用力的非潜在性。给出了不可逆动力学的发生机制。得到了通过子系统间相互作用力表示熵的公式。分析了经典力学与热力学之间的理论联系。
2005-01-15 cond-mat.stat-mech
The vanishing of heat capacity as thermodynamic third law implies existence of singular systems
本文提出定理：将热容趋于零视为热力学第三定律必然导致奇异系统的存在，并用两个已知反例加以印证。
2024-06-27 cond-mat.stat-mech
{\it Colloquium:} Statistical Mechanics and Thermodynamics at Strong Coupling: Quantum and Classical
利用平均力的哈密顿量，可以实现与环境处于热平衡的小系统的统计力学描述。与开放量子系统的约化密度矩阵或经典开放系统的约化相空间概率密度函数不同，平均力的哈密顿量不仅表征了约化态，而且包含了开放系统热力学的全部信息。所得到的热力学势都假定为整个系统的势与没有系统时的裸环境的势之差的形式。与作为机械概念的功相反，人们面临着热的定义的几个问题，在系统与环境之间强耦合的情况下，热的定义在很大程度上是模糊的。本文回顾了开放系统热力学的一般理论，特别是强耦合热力学理论，并举例说明。在波动的内能和其他波动的热力学势的定义中的模糊性的背景下，讨论了热的不确定性。
2020-10-21 cond-mat.stat-mech
Qualms regarding "Non-extensive Hamilton systems follow Boltzmann's principle no Tsallis statistics--phase transitions, second law of Thermodynamics" by D.H.E. Gross, Physica A, 305 (2002) 99
作者的一些基本误解得到纠正。
2003-11-12 cond-mat.stat-mech
Validity of the second law in nonextensive quantum thermodynamics
在量子体系中讨论了非广延统计力学中的热力学第二定律。利用与以q为指标的Tsallis熵相关的广义相对熵的凸性，证明了Clausius不等式在q = 0 ~ 2的范围内成立.这种对熵指数q的范围的限制纯粹是量子力学的，并且在经典理论中，对于第二定律的有效性，不存在q的上限。
2003-04-02 cond-mat.stat-mech
Information theory based relations between thermodynamic's 1st. and 2nd. laws
我们集中注意力在一些特殊的热力学关系（PTR）。使用信息论的概念，我们表明，对于一个可逆的过程，微观考虑这些PTR使伴随的第一和第二定律的信息内容等同。在试图确定相应的平衡微观概率分布时，得到了相应的论证。我们还描述了上述信息等价性不成立的其他情况。
2006-01-04 cond-mat.stat-mech
Information and the second law of thermodynamics
经典热力学第二定律，基于熵产生的正性，只适用于确定性过程。因此，随机量子热力学第二定律可能不成立。通过建立热力学和信息论之间的基本联系，我们将介绍一种新的方法来定义第二定律，它适用于确定性经典和随机量子热力学。我们的工作将信息很好地纳入第二定律，也提供了一个热力学操作意义的负熵和正熵生产。
2019-11-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic pressure and mechanical pressure for electromagnetic media
本文区分电磁介质基本热力学方程中的力学压力与热力学压力，指出二者均不同于静态线性均匀介质中的磁场互场压力，并说明其张量本质及简单介质下拟标量理论的适用性。
2025-01-07 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Lagrange equations coupled to a thermal equation: mechanics as consequence of thermodynamics
根据Stueckelberg发展的热力学分析方法，研究了流体中由点粒子组成的封闭热力学系统的演化方程。我们得到一个系统的耦合微分方程描述的机械和热演化的系统。这些发展方程之间的耦合是由于粘性摩擦项的作用。最后，我们应用我们的耦合演化方程研究了孤立系的热力学，该系统由通过谐振势相互作用的全同点粒子组成。
2011-02-16 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Similarity between quantum mechanics and thermodynamics: Entropy, temperature, and Carnot cycle
讨论了量子力学与热力学的相似性。结果表明，如果将克劳修斯等式应用于Shannon熵和热量的类比，则Shannon熵的值与正则密度矩阵的冯诺伊曼熵的值在形式上一致，纯态量子力学显然转化为量子热力学。研究了一维无限深势阱中粒子的简单两态模型的量子卡诺循环，证明了其效率与经典卡诺循环相同.
2011-03-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Revisiting the First, Second and Combined Laws of Thermodynamics
本文基于熵变、偏熵、偏体积和化学势，重新修正了热力学第一、第二和综合定律。
2025-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and Statistical Mechanics of dense granular media
通过详细的分子动力学和蒙特卡罗模拟%的一个现实的模型，我们表明，颗粒材料在休息可以描述为热力学系统。首先，我们表明，颗粒包装可以由几个参数，尽可能多的流体或固体。然后，在第二个独立的步骤中，我们证明，这些状态可以描述的平衡分布相吻合的统计力学的粉末首先提出的爱德华兹。我们还推导出系统的状态方程作为“构型温度”，其新的密集的热力学参数的函数。
2006-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reducing Thermodynamics to Boltzmannian Statistical Mechanics: The Case of Macro Values
热力学宏变量，如温度或体积宏变量，可以采用连续的允许值，称为热力学宏值。虽然涉及相同的宏观现象，但玻尔兹曼统计力学（BSM）的宏观变量在一个重要方面不同于热力学宏观变量：在玻尔兹曼统计力学的框架内，由于将相空间划分为具有尖锐固定边界的宏观区域的方法，具有有限可用相空间的系统的宏观值的演化总是被建模为不连续的。从概念上讲，这与热力学所描述的宏观值的连续演化以及BSM中假设的微观状态的连续演化不一致。我把这种差异称为不连续性问题（DP）。我展示了它是如何产生的BSM的框架，并证明其后果，特别是减少热力学BSM的基础项目：热力学宏观值显示不supervene上相应的BSM宏观值。由于附带条件是基础项目所设想的那种削减的必要条件，后者处于危险之中。
2022-11-16 cond-mat.stat-mech physics.hist-ph
Thermodynamically Informed Priors for Uncertainty Propagation in First-Principles Statistical Mechanics
该研究提出将零开尔文基态知识纳入贝叶斯先验，以解决先验选择问题，实现第一性原理热力学研究的不确定性量化与传播，并通过FCC氮化锆系统相图构建验证了框架有效性。
2024-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Lorentz covariant statistical mechanics and thermodynamics of the relativistic ideal gas and preferred frame
讨论了慢子（比光速慢的粒子）、慢子（以光速运动的粒子）和快子（假设的比光速快的粒子）组成的理想相对论气体的洛伦兹协变经典、量子统计力学和热力学。洛伦兹协变公式是基于首选框架的方法，其中包括使一致的，无悖论的描述快子。在协变方法中的热力学函数得到了经典和量子情况下。
2007-12-18 astro-ph cond-mat.stat-mech hep-th
Nonequilibrium Thermodynamics of Time-dependent Langevin Systems: Energy Balance Relation and the Extended Form of the Second Law
从非平衡吉布斯熵的一般定义出发，发展了含时朗之万动力学的一般非平衡热力学理论。结果表明，热力学第一定律和第二定律中出现的符号可以一致地应用于瞬态非平衡过程。我们找到了一个代表系统能量平衡关系的一般等式，并进一步对第二定律的推广形式提出了一个明确的数学解释，它只在含时情况下才成立。最后还介绍了几个经典热力学过程的应用。
2009-04-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
The second law of thermodynamics at the microscopic scale
在量子统计力学中，平衡态被证明是与环境纠缠的系统的典型状态，这表明热力学熵和冯诺伊曼熵之间可能存在一致性。在本文中，我们研究了如何通过相互作用，不导致显着的能量交换，使弛豫向平衡，并认为热力学第二定律在微观尺度上的有效性。
2017-02-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fractional Entropy Decaying and the Third Law of Thermodynamics
研究了分数阶阻尼系统的量子热力学性质。揭示了一个分数幂律衰减熵函数，为热力学第三定律在量子耗散区的有效性提供了又一证据。揭示了熵随温度趋于绝对零度而从非线性发散函数变为分数阶半线性衰减函数等非平凡性质。
2013-12-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
The second law of thermodynamics from concave energy in classical mechanics
本文还研究了最近提出的热力学第二定律的量子力学判据“能量守恒”，它适用于被势场限制在有界区域内的经典粒子系统，该势场具有随时间变化的耦合常数。结果表明，当能量是耦合常数的凹函数时，猝灭过程中粒子作功的时间平均不可能超过相应准静态过程中粒子作功的时间平均。证明了对于具有某些性质的一般约束势，能量确实是凹的。这一结果意味着系统满足绝热环境中的最大功原理，作为热力学第二定律的表达。
2019-12-05 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Thermodynamics of hydrogen vacancies in MgH2 from first-principles calculations and grand-canonical statistical mechanics
将从头计算和统计力学相结合，研究了MgH2中H空位的热力学性质.介绍了一种基于缺陷组态巨正则系综的通用方法，用于模拟MgH2晶体和气相H2之间的氢交换。我们发现，在温度和氢分压的实际利益，MgH2是能够容纳只有非常小的浓度的氢空位，这主要是由孤立的缺陷，而不是空位簇，相反，从一个简单的能量分析所预期的。
2009-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Recovery of the second law in fully quantum thermodynamics
该研究证明，在相关催化剂存在下，热操作下的量子态转换完全由自由能排序决定，从而恢复了全量子热力学中的第二定律，无需外部相干辅助。
2025-10-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Comment on " Second Law of Thermodynamics without Einstein Relation'', arXiv:2405.17142
本文评论指出单一类温度变量不足以构建非平衡马尔可夫开放系统的热力学形式体系，并重新审视第二定律及局部温度概念，通过示例阐明其不足。
2025-03-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Second Law of Thermodynamics with Discrete Quantum Feedback Control
导出了一个新的热力学不等式，该不等式导致在离散量子反馈控制的帮助下，可以从多热浴中提取最大功。最大功由热力学系统和反馈控制器之间的自由能差和广义互信息量确定。该最大功可以超过传统热力学中的最大功，并且在具有两个热浴的热循环的情况下，热效率可以大于卡诺循环的热效率。我们的结果与热力学第二定律的一致性是由反馈控制器的信息处理所需的功这一事实来保证的。
2008-02-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic Geometric Mechanics in Nonequilibrium Thermodynamics: Schrödinger meets Onsager
我们描述薛定谔变分问题和昂萨格的方法之间的关系，非平衡统计力学。虽然第二次工作互惠关系和细致平衡已出版在同一年（1931年）的第一个，影响薛定谔的想法尚未被认为是在古典背景下的Onsager。
2023-03-02 cond-mat.stat-mech math-ph math.DG
The zeroth law of thermodynamics is redundant
我们重新考虑经典唯象热力学的基本组成部分。在这样做的同时，我们表明，第零定律是一个多余的假设的理论推导它从第一和第二定律。这与流行的观念形成鲜明对比，即第零、第一和第二三定律都是必要的和独立的公理。
2018-04-25 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Thermodynamic Laws and Equipartition Theorem in Relativistic Brownian Motion
我们将随机能量学推广到相对论系统。讨论了相对论性布朗粒子的热力学定律和均分定理，导出了该形式体系中的热力学第一和第二定律。在相对论情况下，讨论了相对论均分关系与传热率的关系以及噪声项的性质。
2011-04-27 cond-mat.stat-mech hep-ph hep-th
Transport phenomena in electrolyte solutions: Non-equilibrium thermodynamics and statistical mechanics
本文综合了连续介质力学、电磁学和非平衡态热力学，提出了多组分电解质溶液中输运现象的理论。推导了不可逆热力学的控制方程，包括平衡定律、麦克斯韦方程、内熵产生以及热力学力和通量的线性关系。根据通量-通量时间相关性，得到了连接电化学电势梯度和扩散通量的传输系数的Green-Kubo关系。导出的传输系数和Stefan-Maxwell和无限稀释框架之间的关系，传输矩阵和实验可测量的量之间的连接进行了描述。为了验证Green-Kubo关系在分子模拟中的应用，采用经典分子动力学计算了锂离子和氯离子在二甲基亚砜中的输运系数矩阵，并与实验结果进行了比较.
2020-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
The zeroth law in quasi-homogeneous thermodynamics and black holes
受黑洞热力学的启发，我们考虑系统的热力学第零定律的熵是一个准齐次函数的广泛的变量。我们表明，在这种情况下，广义吉布斯-迪昂恒等式和麦克斯韦构造的相位共存的基础上的标准零定律是不相容的。我们认为，广义吉布斯-迪昂身份表明修订的第零定律，从而允许重新考虑麦克斯韦的建设类比的标准情况。在黑洞的特殊情况下，我们的建议被认为是物理上的可行性。
2018-01-20 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
On the role of geometry in statistical mechanics and thermodynamics I: Geometric perspective
本文包含一个完整的几何公式的一般方程的非平衡可逆-不可逆耦合（通用）。GENERIC是哈密顿力学和梯度动力学的总和，是一个统一了非平衡态热力学中大量模型的框架，但由于哈密顿力学和梯度动力学的几何起源不同，GENERIC的几何结构并不清晰。这种差异可以通过动力学的余切提升来克服，例如，这导致了梯度动力学的哈密顿形式。此外，提升矢量场可以分解为完整矢量场和垂直矢量场，这为动力学降阶提供了一种几何方法。提升的动力学也可以被赋予物理意义，这里称为速率通用。最后，升降机可以制定内接触几何，其中热力学第二定律是明确包含在演化方程。
2022-05-19 cond-mat.stat-mech math-ph math.DG
