Open Questions on Nonequilibrium Thermodynamics of Chemical Reaction Networks
化学反应网络（CRN）是典型的复杂系统，因为反应是非线性的，以复杂的方式连接，它们也是理解生命系统的必要条件。在这里，我将讨论非平衡热力学的最新发展如何为CRN处理能量和执行复杂任务提供新的见解，并描述该领域面临的挑战。
2020-07-01 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Work and its Hamiltonian Connection for a Microstate in Nonequilibrium Statistical Thermodynamics: A Case of Mistaken Identity
微态的非平衡功-哈密顿联系在统计热力学的不同分支（涨落定理、量子热力学、随机热力学等）中起着核心作用。我们证明了微观态的哈密顿量的变化应该等同于它所做的功，而不是对它所做的功，这与该领域目前的实践相矛盾。差值代表一个贡献，其平均值给出了由于不可逆性而耗散的功。由于后者被忽视，目前的认定没有适当地说明不可逆转性。作为一个例子，我们表明，Jarzynski的关系的修正版本可以适用于自由膨胀，原来的关系失败。因此，这一修正具有深远的影响，需要重新评估目前的应用情况。
2017-02-01 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynmics with thermodynamic parameter of lifetime of system. I
为了描述系统的非平衡态，引入了一个新的热力学参数--系统寿命。记录描述能量和寿命行为的统计分布。熵和得到的热力学关系的结果进行了比较扩展的不可逆热力学，其中作为一个附加参数选择通量。对于热导率的情况，得到了平均寿命和共轭热力学量的显式表达式。结果表明，在平衡态附近，当只有一个稳态非平衡态时，流动只会减少系统的平均寿命。但是有可能增加系统的平均寿命。
2019-10-10 cond-mat.stat-mech
Quantum Thermodynamics: A Nonequilibrium Green's Functions Approach
在非平衡格林函数（NEGF）框架下，建立了强耦合非相互作用开放量子系统的量子热力学非平衡理论基础.系统的能量及其与储层的耦合由一个缓慢的外部时间依赖力控制，该力被处理为一阶超越准静态极限。我们导出了热力学的四个基本热力学定律，并描述了可逆变换的特征。在弱耦合极限下恢复了随机热力学。
2015-03-17 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Phase Transitions and Pattern Formation as Consequences of Second Order Thermodynamic Induction
发展的热力学诱导二阶给出了热力学变量的动力学分岔，并允许预测和详细解释相关的自发对称性破缺的非平衡相变。考虑到非平衡涨落，长程长程序可能的斑图形成进行了分析。将结果合并到二阶产生热力学势，该热力学势通过感兴趣的系统的定态而最大化。这些新势不同于传统的热力学势。特别是一个广义熵制定的系统的利益，成为传统的熵时，热力学平衡恢复。这个广义熵是最大化的非平衡条件下的标准熵的系统的利益是不最大化的定态。这些新的非平衡概念被纳入传统热力学中，例如修订的热力学等式和修订的正则分布。详细的分析表明，即使在任何斑图形成过程中，也不会违反热力学第二定律，从而解决了熵耦合问题。讨论的例子包括斑图形成在非平衡条件下的相前传播和图灵图形的形成。二阶热力学诱导的预测与文献中的观测数据以及这些数据的建模是一致的。
2021-10-05 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium, thermostats and thermodynamic limit
本文研究了“等能”和“无摩擦”两类恒温器之间的关系，证明了它们在空间维$d=1,2$和特殊几何维$d=3$中在热力学极限上的等价性。
2010-03-17 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Third Law of Thermodynamics
本文综述非平衡热力学第三定律研究，并以马尔可夫跳跃过程首次到达其他状态的平均时间重新解释准势，为非平衡热容计算提供新视角。
2024-04-30 cond-mat.stat-mech
Time-dependent Nonequilibrium Thermodynamics: A Master-equation Approach
主方程可用于各种生化系统的建模。严格推导了含时非平衡热力学的一般理论。我们不仅引入了广义内能的概念，而且提出了平衡态的推广。此外，我们还找到了第二定律推广形式的一个明确表达式，即“功向过剩热的转化是不可逆的”。该理论被仔细地应用于几个热力学过程，并清楚地表明了它与经典热力学的一致性。
2009-04-15 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Thermodynamics of the First and Second Kind: Averages and Fluctuations
我们比较两种方法，非平衡热力学，两个发电机支架制定的时间演化方程的平均值和宏观波动理论，在稳态条件下的等温驱动扩散系统。这两种方法的波动耗散关系起着重要的作用，详细的比较。在这两种方法中引入的非平衡亥姆霍兹自由能不同的边界条件的结果。用投影算子方法导出的Fokker-Planck方程能较好地再现非平衡稳态中的长程涨落，为描述含时非平衡系统中宏观平均附近的物理涨落提供了最有希望的可能性.
2009-10-08 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics of light-induced reactions
目前开放式化学反应网络的非平衡态热力学公式仅将恒化器视为维持非平衡态行为的自由能源。在这里，我们扩展理论，包括非相干光作为自由能的来源。我们这样做是依赖于一个局部平衡假设，以获得光子相对于它们相互作用的系统的化学势。这使我们能够确定热力学势和热力学力驱动光反应化学系统的平衡。我们使用这个框架来处理两个范式的光化学机制描述光诱导的单分子反应-即绝热和非绝热机制-并突出不同的热力学，它们导致。此外，使用热力学粗粒化程序，我们表达我们的研究结果在通常测量的实验量，如量子产率。
2021-06-22 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics and Nose-Hoover dynamics
我们表明，系统驱动的外力和描述的鼻子胡佛动力学允许一个一致的非平衡态热力学描述时，恒温变量最初假设在一个典型的平衡状态。把“实”量看作系统，把恒温量看作贮器，建立了热力学第一、第二定律。对于哈密顿系统，熵产生可以表示为相对熵，其测量在动态过程中建立的系统-储层相关性。
2010-05-25 cond-mat.stat-mech
Comparison of extended irreversible thermodynamics and nonequilibrium statistical operator method with thermodynamics based on a distribution containing the first-passage time
本文对比了包含首达时间参数的分布版非平衡热力学、非平衡统计算子方法与扩展不可逆热力学，将扩展不可逆热力学的弛豫时间τ替换为平均首达时间，并推导了相关热力学参数的表达式。
2024-07-28 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Thermodynamics of Restricted Boltzmann Machines
在这项工作中，我们分析了一类神经网络的非平衡热力学称为限制玻尔兹曼机（RBM）的无监督学习的背景下。我们展示了如何将网络描述为一个离散的马尔可夫过程，以及如何将细致平衡条件和麦克斯韦-玻尔兹曼平衡分布作为一个完整的热力学描述的充分条件，包括非平衡波动定理。数值模拟在一个完全训练的RBM和换热波动定理进行了验证与理论非常一致。我们观察到对比发散函数，主要用于无监督学习的RBM，是密切相关的非平衡热力学量。我们还使用的框架来解释的RBM的配分函数的退火重要性抽样方法从热力学的角度来看，估计。最后，我们认为RBM的无监督学习相当于在没有标记数据的情况下由热力学热力学定律驱动的系统中的工作协议。
2017-04-27 cond-mat.stat-mech
Lagrangian phase transitions in nonequilibrium thermodynamic systems
在以前的文章中，我们通过考虑描述定态非平衡态大涨落的泛函，引入了一个自然的非平衡自由能。虽然在平衡状态下，这个泛函总是凸的，但在非平衡状态下，情况不一定如此。我们表明，在非平衡的一种新的类型的奇点可以出现被解释为相变。特别地，当外场漂移与外储层漂移相反且足够强时，一维边界驱动的弱非对称排斥过程会出现这种现象。
2010-11-03 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics: emergent and fundamental
我们怎样才能导出耗散系统的演化方程？不同方法之间的关系是什么？我们对基于第二定律的框架的基本方面了解多少？耗散理论和理想理论到底有没有等级？我们用非平衡态热力学的新方法能走多远？
2020-02-16 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic constraints on the nonequilibrium response of one-dimensional diffusions
我们分析的静态响应扰动的非平衡稳态，可以建模为一维扩散的圆。我们证明了一个任意的扰动可以分解成三个特定的扰动类，可以卓有成效地单独解决的组合。对于每一类，我们推导出一个简单的公式，定量描述的响应中的非平衡驱动有效的任意远离平衡的强度。
2022-01-05 cond-mat.stat-mech
Comment on "Measurability of nonequilibrium thermodynamics in terms of the Hamiltonian of mean force"
在最近的一篇论文中[P. Strasberg和M. Esposito，Phys. Rev. E { \bf 101}，050101（R）（2020）]提出了一种尝试，以平均力的哈密顿量来表述开放系统的非平衡热力学。本评论的目的是澄清这种方法的严格限制，并强调最近注意到的波动热力学势的模糊性[P. Talkner and P. Hänggi，Phys. Rev. E { \bf 94}，022143（2016）]不能以建议的方式消除。
2020-10-21 cond-mat.stat-mech
Information Thermodynamics: Maxwell's Demon in Nonequilibrium Dynamics
我们回顾了信息热力学理论，该理论将测量和反馈的影响纳入小系统的非平衡态热力学，并讨论了热力学第二定律在这种情况下应如何扩展。我们解决的问题，可以从系统中提取的反馈控制器（麦克斯韦恶魔）的存在下，最大的工作，并提供了一些说明性的例子。我们还回顾了最近的一个实验，实现了一个麦克斯韦妖的基础上反馈控制棘轮。
2012-02-04 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Thermodynamics of Feedback Control
建立了经典随机热力学系统反馈控制的一般理论，推广了非平衡态方程如涨落定理和Jarzynski方程在多测量反馈控制下的应用.我们的结果是以前相关工作对一般测量和多热浴情况的概括。所获得的等式涉及表征通过测量或反馈控制的功效获得的信息的附加项。一个广义Szilard引擎和反馈控制棘轮满足派生的等式。
2011-12-14 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
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
Stochastic approach to equilibrium and nonequilibrium thermodynamics
我们开发的随机热力学方法的基础上的随机动力学，它可以是离散的（主方程）连续的（福克-普朗克方程），并在两个假设有关熵。第一个是熵本身的定义，第二个是熵产生率的定义，它是非负的，在热力学平衡时为零。基于这些假设，我们研究了多自由度相互作用系统在平衡态和非平衡态下的宏观动力学规律，以及如何从随机动力学中导出宏观动力学规律。这些研究包括化学反应的准平衡过程、平衡面的凸性、热力学势的单调时间行为（包括熵）、熵产生率的双线性形式、Onsager系数和互反关系以及化学反应的非平衡稳态。
2015-04-28 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
Operational typicality of the nonequilibrium states: a thermodynamic lower bound of the deviation from equilibrium
正则态的典型性表明，大多数态与平衡态是不可区分的，因此非平衡态在极高维希尔伯特空间中是非常罕见的。相反，我们可以很容易地施加一个外力作用在系统上，然后实际的密度矩阵定量地偏离由系统哈密顿量在每个实例中指定的正则状态。为了表示外力如何导致偏离平衡态，我们给出了实际非平衡态与相应正则态之间的Hilbert-Schmidt距离下界的热力学普适表达式。下限仅由强迫的量及其随之产生的熵产生率来表示。
2012-06-12 cond-mat.stat-mech
Tensor-network algorithm for nonequilibrium relaxation in the thermodynamic limit
提出了一种求解热力学极限下均匀系统离散随机动力学的张量网络算法。利用高阶奇异值分解将$d$维非平衡Markov过程映射到$(d+1)$维无限张量网络。作为该算法的一个应用，我们计算了具有周期边界条件的一维和二维伊辛模型从完全磁化态到平衡态的非平衡弛豫。利用系统的平移不变性，直接分析热力学极限下的行为。我们估计了二维伊辛模型的动力学临界指数$z=2.16(5)$。我们的方法非常适合与非平衡松弛方法的框架。我们的算法可以计算一个大系统的磁化强度的时间演化精确地为一个相对较短的时期。另一方面，在非平衡松弛方法中，需要在短时间内模拟大系统的动力学。二者的结合为批判现象的研究提供了新的途径。
2015-12-21 cond-mat.stat-mech
A Unified Nonequilibrium Framework: Thermodynamic Distance, Dissipation, and Stationary Laws via Effective State Count, Variational Stationarity, and Thermodynamic Bounds
本文提出一个基于有效态计数的非平衡热力学变分框架，定义热力学距离并分解熵产生，导出涨落对称性与热力学界。
2025-09-10 cond-mat.stat-mech
Bona Fide Thermodynamic Temperature in Nonequilibrium Kinetic Ising Models
我们表明，一个标称温度可以一致和唯一的定义无处不在的大类非平衡动力学伊辛自旋模型的相图。此外，我们证实了最近的建议，在临界点，大时间"波动耗散比“$X_\infty$是一个普遍的振幅比，并发现特别是$X_\infty \approx 0.33(2)$和$X_\infty = 1/2$的磁化，分别在二维伊辛和选民的普遍性类。
2003-08-08 cond-mat.stat-mech
Definition and relevance of nonequilibrium intensive thermodynamic parameters
我们表明，密集的热力学参数与添加剂守恒量可以自然地定义从统计方法在远离平衡稳态系统，在很少的假设下，没有任何细致平衡的要求。它可以适用于，例如，到耗散系统，如体积或质量仍然守恒的颗粒气体，或到具有周期性边界条件的系统，其中存在守恒量的通量。我们强调这个概念的有用性，以表征不同的非平衡相的共存，并讨论了两个不同的系统之间的接触的影响，在测量问题。
2006-04-03 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium heat capacity
稳态热力学和统计力学的发展，关键在于我们发展非平衡稳态（NESS）的平衡热力学概念的能力。本文考虑热容的发展。提出了一个修改后的定义，它继续保持相同的关系，稳态香农熵在平衡，从而提供了一个nesses热容量的治疗。
2013-11-27 cond-mat.stat-mech
Bivectorial Nonequilibrium Thermodynamics: Cycle Affinity, Vorticity Potential, and Onsager's Principle
我们概括了Landauer和Bennett在计算方面的工作以及Hill在化学动力学方面的工作中的一个思想，以强调动力学循环在介观非平衡热力学（NET）中的重要性。对于连续随机系统，用定常通量$\mathbf{J}^{*}=\nabla\times\mathbf{A}$的循环亲合势$\nabla\wedge\big(\mathbf{D}^{-1}\mathbf{b}\big)$和涡度势$\mathbf{A}(\mathbf{x})$来表示相空间中的NET。每个双矢量循环耦合两个由矢量表示的输运过程，并产生Onsager的互易性;两个双矢量的标量积$\mathbf{A}\cdot\nabla\wedge\big(\mathbf{D}^{-1}\mathbf{b}\big)$是非平衡稳态中的局部熵产生率。一个Onsager算子，映射涡度循环亲和力。
2020-12-16 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
Work Relation and the Second Law of Thermodynamics in Nonequilibrium Steady States
本文将Jarzynski的功关系和热力学第二定律推广到一个由外界介质作用的热传导系统。这些扩展包含一个新的非平衡贡献表示为违反（线性）的反应关系所造成的操作。我们发现，最小功原理的自然扩展涉及到时间反演操作的信息，并且远非简单。特别是当温度梯度很小时，我们的功关系可以用实验来检验。
2012-09-24 cond-mat.stat-mech
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
Additivity, density fluctuations, and nonequilibrium thermodynamics for active Brownian particles
利用可加性性质，我们研究了相互作用的自推进粒子系统中的粒子数波动，称为主动布朗粒子（ABP），它由具有随机自推进速度的排斥盘组成。从一个波动响应关系-一个直接的后果的加性，我们制定了一个热力学理论，捕捉到以前观察到的特征的非平衡相变在ABPs从一个均匀的流体相共存的气体和液体的非均匀相。我们证实了预测的可加性分析计算的子系统粒子数分布在均匀的流体相远离临界分析得到的分布是兼容的模拟在ABP。
2016-05-03 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium steady state thermodynamics and fluctuations for stochastic systems
我们利用对系统所做的功和从系统中移走的热量来维持系统处于非平衡稳态，从而对这样的系统及其涨落进行类似于图解的描述。基于广义Onsager-Machlup理论的非平衡稳态，我们指出两个模糊的，不存在于平衡态，在定义这样的工作和热量：一个是由于非唯一性的时间反演程序和另一个由于多种可能性，以分离成工作和能量差的热在非平衡稳态。因此，对于这样的系统，功和热满足热力学第一和第二热力学定律以及它们的涨落定理的多个版本。唯一的定律和关系似乎只有在具体定义的系统中才能得到，用物理参数来选择相关的物理量。这在许多系统上得到了说明，包括电场中的布朗粒子、驱动扭转摆、电路和由温度差驱动的能量传递。
2007-08-24 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic transformations of nonequilibrium states
我们考虑一个宏观系统与边界水库和/或外部场的作用下。我们讨论的情况下，外部强迫依赖于时间，并驱动系统从一个非平衡态到另一个。在这种情况下，当考虑无界时间窗时，沿着变换耗散的能量的量变得无限大。在Oono和Paniconi的一般性建议的基础上，利用宏观涨落理论的结果，我们给出了重整化功的一个自然定义。然后，我们讨论了它的热力学相关性表明，它满足克劳修斯不等式和准静态变换最小化重整化工作。此外，我们将重整化功与描述定常非平衡系综涨落的准势联系起来。后者的结果提供了一个表征的准势，不涉及罕见的波动。
2012-11-05 cond-mat.stat-mech
Topologically-constrained fluctuations and thermodynamics regulate nonequilibrium response
推导了由状态空间拓扑和热力学驱动强度决定的非平衡响应约束，且无需额外动力学信息，并在受体结合模型中揭示了化学驱动对Hill系数的增强作用。
2023-06-26 cond-mat.stat-mech
Dissipative electromagnetism from a nonequilibrium thermodynamics perspective
通过对微观麦克斯韦方程组随时间的粗粒化，研究了宏观尺度上电磁场的耗散效应。我们说明了一个程序来获得耗散效应的宏观尺度上使用的Green-Kubo型表达式的微观波动和它们之间的相关性。由此产生的宏观麦克斯韦方程组的非平衡可逆-不可逆耦合（通用）框架内制定的一般方程，也占不均匀的温度。
2010-01-06 cond-mat.stat-mech
Entropy and Nonlinear Nonequilibrium Thermodynamic Relation for Heat Conducting Steady States
在将熵和热力学推广到非平衡稳态的各种可能途径中，我们选择了以操作热力学和克劳修斯关系为指导的途径。在我们之前的研究中，我们推导出了NESS的扩展克劳修斯关系式，其中原始关系式中的热量被其“重整化”对应物（称为过剩热量）所取代，并且吉布斯-香农熵表达式由一个新的对称化吉布斯-香农表达式代替。在这里，我们集中在马尔可夫过程描述热传导系统，并开发一个新的方法来推导热力学关系。首先给出了推广克劳修斯关系的一个新的简单推导，并阐明了它与线性响应理论的密切关系。然后，我们推导出一个新的改进的扩展克劳修斯关系与“非线性非平衡”的贡献，这是书面的功和热之间的相关性。我们认为，“非线性非平衡”的贡献是不可避免的，并且一旦我们接受多余热量的（非常自然的）定义，它就被唯一地确定。此外，事实证明，为了在操作上确定非平衡熵与温度差的二阶的差，可以仅使用没有非线性项的先前的克劳修斯关系，或者必须使用新的关系，这取决于操作（即，参数空间中的路径）。这种奇特的“扭曲”可能是更好地理解NESS热力学和统计力学的线索。
2010-11-08 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics and information theory: Basic concepts and relaxing dynamics
热力学是以能量和熵的概念为基础的。虽然能量是控制物理动力学的基本量，但熵是信息论中的基本概念。在这项工作中，从第一性原理出发，我们给出了一个详细的教学帐户之间的关系，能量和熵，从而物理学和信息论。我们表明，热力学过程的不平等，如第二定律，相当于一个有效的描述物理动力学的要求是强烈放松。从信息论的角度来看，强弛豫动力学支配着统计系综向与热力学平衡参数相容的最大非承诺概率分布的不可逆收敛。特别地，收敛到热力学平衡态的马尔可夫过程是强松弛的。我们的框架概括了以前的结果任意开放和驱动系统，产生新的理想化和真实的过程的热力学界限。
2017-07-06 cond-mat.stat-mech
Gauge invariance and geometric phase in nonequilibrium thermodynamics
我们展示了U1格点规范理论和一大类非线性振子网络的非平衡态热力学之间的联系。振荡器之间的耦合在网络中扮演着规范场或连接的角色。驱动能量流的摩擦力用连接的曲率表示，类似于几何相位。该模型既接近平衡又远离平衡，预测存在持续的能量和粒子流在网络中闭环循环。数值模拟证实了预测。可能的理论和实验应用扩展到纳米器件进行了简要讨论。
2015-08-21 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Work Relation in Macroscopic System
我们重新考虑一个众所周知的涨落定理和热力学第二定律之间的关系，通过评估一个概率测度值的过程。为了建立微观和宏观行为之间的桥梁，我们考虑的热力学极限的随机动力系统的基本程序经常使用的统计力学。表征宏观动力学行为的热力学路径可以表示为概率测度值过程的作用泛函的下确界。在我们的公式中，热力学第二定律可以由涨落定理产生的作用泛函的对称性导出。我们发现，我们的公式不仅证实了热力学极限下的Jarzynski等式可以重新推导，而且使我们能够建立一个非平凡的亚稳态非平衡功关系.
2013-02-21 cond-mat.stat-mech
Reply to "Comment on `Measurability of nonequilibrium thermodynamics in terms of the Hamiltonian of mean force'"
我们驳斥了P. Talkner和P. Hänggi [Phys. Rev. E 102，066101（2020）]对我们的论文Phys. Rev. E 101，050101（R）（2020）的评论中所表达的批评。我们首先要澄清，我们的论文没有任何技术错误。然后，我们捍卫我们的手稿的声明，这些声明被声称是断章取义。最后，我们给出了明确的论据，表明我们所依赖的基本概念是有意义的，有深刻的理性。
2021-01-04 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics at the microscale: Work relations and the second law
对于宏观系统，热力学第二定律建立了与热库接触的系统所做的功与其自由能变化之间的不等式。对于微观系统，这个结果必须从统计学上考虑，因为围绕平均行为的波动变得很大。近年来，人们已经认识到，这些波动满足一些强大的和意想不到的关系，仍然有效，即使当系统被驱动远离平衡。我们讨论这些关系，并考虑它们揭示了热力学第二定律和在微观尺度上的不可逆性的性质。
2010-02-05 cond-mat.stat-mech
A unified, geometric framework for nonequilibrium protocol optimization
控制热力学循环以最小化耗散的热量是热力学中的一个长期目标，并且最近是纳米级系统的随机热力学中的一个核心挑战。在这里，我们介绍了一个理论和计算框架，优化非平衡控制协议，可以转换系统之间的两个分布在一个最小的耗散方式。这些协议最佳地沿着通过概率分布空间的路径传输系统，使变换的耗散成本最小化。此外，我们表明，热力学度量-确定通过线性响应方法-可以直接从相同的目标函数，优化的最佳运输问题，从而提供了一个统一的观点热力学几何。我们研究了两个模型系统中的统一几何框架，并观察到我们的优化控制协议的过程是鲁棒的线性响应。
2022-12-05 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Induction Effects Exhibited in Nonequilibrium Systems with Variable Kinetic Coefficients
一个非平衡态热力学理论表明诱导效应的统计性质。我们已经表明，这种热力学诱导可以出现在一类系统，具有可变的动力学系数（VKC）。特别是，如果一个动力学系数与一个给定的热力学变量取决于另一个热力学变量，那么我们已经推导出一个表达式，可以预测的程度的诱导。感应的量被示出为与驱动力的平方成比例。感应效应的互变量耦合的性质与昂萨格对称关系相似，尽管有一个重要的符号差异以及幅度不相等。热力学归纳法增加了非线性项，至少在VKC类系统中提高了定态的稳定性。归纳法还在熵产生率的表达式中产生了一个术语，可以解释为自组织。这些结果中的许多结果也是使用变分方法获得的，在一定意义上，基于最大化熵产生。引入了类似于平衡态热力学自由能的非平衡量。
2015-12-18 cond-mat.stat-mech
Zeroth law of thermodynamics for nonequilibrium steady states in contact
我们要问的是，当两个处于非平衡稳态的系统保持接触，并允许交换一个量时，会发生什么，比如说质量，这个量在组合系统中是守恒的。系统最终会演化到一个新的定态吗？在这个定态中，某些热力学变量（如平衡化学势）会遵循热力学第零定律而平衡，如果是这样，在什么条件下是可能的？我们认为，第零定律将举行，提供两个系统具有短程空间相关性，它们{ \it弱相互作用}交换质量与满足平衡条件的速率-让人想起平衡中的细致平衡。这一命题被证明为驱动系统一般在小汇率的限制（即，弱相互作用），并证明了在各种保守的质量传输过程具有非零空间相关性。
2015-07-17 cond-mat.stat-mech
Mesoscopic Nonequilibrium Thermodynamics of Single Macromolecules and Dynamic Entropy-Energy Compensation
基于随机动力学原理，我们对具有或不具有细致平衡的单个大分子在等温环境流体中的热力学行为给出了一个公理化的完整形式。通过细致平衡，新理论给出了大分子熵和自由能的介观、非平衡概括。介观能量和熵波动。当且仅当大分子处于热平衡时，熵产生的期望值为零，其中我们表明熵仍然波动，但自由能是常数。熵涨落a la L.D.朗道，精确地匹配的波动，在内能，这反过来又等于波动的热量耗散。作为Clausius经典结果的推广，在热平衡下，大分子熵和能量的动态涨落得到了精确补偿。对于系统的细致平衡，亥姆霍兹自由能被证明是潜在的Onsager的热力学力。
2001-10-01 cond-mat.stat-mech
Absolute Irreversibility in Information Thermodynamics
在统计力学和信息热力学中，非平衡方程引起了人们极大的兴趣。关于非平衡等式，值得注意的是，它们适用于超出线性响应范围的相当普遍的非平衡情形。然而，非平衡等式被认为是不适用于一些重要的情况。在这篇论文中，我们引入了绝对不可逆性的概念，作为一类新的不可逆性，它涵盖了传统的非平衡等式不适用的不可逆情况的整个范围。在数学上，绝对不可逆性对应于概率测度的奇异部分，并且可以通过测度论中的勒贝格分解定理从普通的不可逆部分中分离出来。这个定理保证了概率测度分解为奇异和非奇异部分的唯一性，这使我们能够给出一个定义明确的数学和物理意义的绝对不可逆性。因此，我们得到了一种新的类型的非平衡方程的存在绝对不可逆性。由非平衡方程导出的不等式比传统的第二定律不等式对非平衡过程的熵产生给出了更强的限制。此外，我们从绝对不可逆性的角度给出了吉布斯佯谬的一个新的解。这个解决方案适用于一个经典的介观制度，其中两个流行的解决吉布斯悖论打破。
2015-06-15 cond-mat.stat-mech
From virtual work principle to maximum entropy for nonequilibrium system
本文在论证了平衡态热力学系统的最大熵方法和非平衡态热力学系统的最大路径熵算法后，提出了虚功原理在非平衡态热力学系统中的另一种应用。与在一段时间内的运动轨迹的最大路径熵的理由，这项工作是在最大的熵定义为一个衡量的瞬时动态不确定性的函数的概率分布在系统的微观在任何给定的时刻。
2007-12-16 cond-mat.stat-mech
From fluctuations in hydrodynamics to nonequilibrium thermodynamics
本文介绍了近十年来与L。Bertini，A. De Sole，D. Gabrielli和C.兰丁这一理论受到了相互作用粒子（随机格子气体）的随机模型的启发和测试。这是一个新的方法的基础上，适用于一个大类的系统的固定非平衡态的研究。这个概述强调一般的想法和细节，我指的是已发表的论文。
2010-03-22 cond-mat.stat-mech
Experimental characterization of autonomous heat engine based on minimal dynamical-system model
自主式热机是一种利用非平衡流进行操作的自主非平衡系统（如生物细胞）的模型系统。由于卡诺热机对平衡态热力学的贡献是本质性的，因此自主热机有望在构建非平衡态热力学的挑战中发挥关键作用。然而，发动机的高度复杂性，涉及热，气流和力学之间的复杂耦合，阻碍了简单的建模。在这里，我们的实验特点的非平衡动力学和热力学的低温差斯特林发动机，这是一个模型自主热机。我们的实验表明，核心发动机动力学定量描述的最小动力学模型只有两个自由度。该模型提出了一个新的概念，说明了发动机作为一个由热力学力驱动的热力学钟摆。这一工作为从简单动力学系统出发研究自治系统的非平衡态热力学开辟了一条新途径。
2020-04-23 cond-mat.stat-mech
Transporting Baguettes With Minimal Action: The Geometry of Optimal Nonequilibrium Processes in Stochastic Thermodynamics
论文借助最优输运与随机热力学几何，研究有限时间非平衡状态变化的最小功协议，并通过精确控制、自适应采样和测地线—反绝热分解解释其不连续与非单调特性。
2025-09-26 cond-mat.stat-mech
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
