Total entropy production fluctuation theorems in a nonequilibrium time-periodic steady state
本文研究了在受驱动的非线性系统中布朗粒子的总熵产生。该系统表现出随机共振现象。我们表明,在时间周期稳定状态下,总熵产生的概率密度函数满足塞弗特的积分和详细的波动定理在有限的时间轨迹。
2008-12-29 cond-mat.stat-mech
Entropy and Thermodynamic second laws: New perspective - stochastic thermodynamics and fluctuation theorems
最近,在热力学第二定律问题上有了相当大的进展,这就是众所周知的熵增加定律或不可逆性。特别是,一种新的对称性称为Gallavotti-Cohen对称性被发现在非平衡(NEQ)波动,这导致了所谓的波动定理。热力学第二定律是涨落定理的一个简单的推论,人们可以从涨落定理中定量地预测NEQ过程违反熵增加定律的频率。违反消失在热力学极限,但可以观察到合理的小系统。本文简要介绍了随机热力学,并导出了各种涨落定理,包括总熵产生、功-自由能关系、过剩和持家熵以及信息熵。
2018-05-15 cond-mat.stat-mech
Fluctuations, Trajectory Entropy, and Ziegler's Maximum Entropy Production
利用细致平衡条件和Onsager涨落近似,研究孤立系向平衡态的弛豫.有两个参数偏离平衡点。对于这个系统,轨迹熵的随机热力学通量的依赖性和熵产生的依赖性的最可几的热力学通量的显式表达式。Onsager的线性关系得到考虑模型使用两种方法(最大化的轨迹熵和齐格勒的最大化的熵产生)。本文讨论了最大熵产生原理作为一个物理原理和作为一个有效的推理过程的两种解释。
2012-07-19 cond-mat.stat-mech
PDF of Velocity Fluctuation in Turbulence by a Statistics based on Generalized Entropy
假设湍流的基本统计量是基于广义熵测度、Rényi熵或Tsallis-Havrda-Charvat(THC)熵的统计量,推导了充分发展湍流中速度脉动的概率密度函数(PDF)的解析公式。在PDF中出现的参数,包括在雷尼熵或THC熵的测量中出现的指数$q$,在不透明度指数的观测值$μ$的帮助下自洽地确定。导出的PDF很好地解释了实验观察到的密度函数。
2001-11-02 cond-mat.stat-mech
Fluctuations of Apparent Entropy Production in Networks with Hidden Slow Degrees of Freedom
熵产生的涨落定理是一个显着的对称性的产生的熵的分布,普遍适用于非平衡定态马尔可夫动力学。然而,在观察者看不到的慢自由度系统中,不可能准确地推断出产生的熵的量。以前的工作表明,类似于涨落定理的关系可能至少近似地适用于这样的系统,如果考虑表观熵产生的话。通过将表观熵产生的概念扩展到离散二分系统,我们研究了这种修改后的波动定理在大偏差极限下必须满足哪些标准。我们使用的大偏差函数的渐近近似表明,表观熵产生的极端事件的概率总是服从修改后的波动定理,而且,它是可能的,以推断其他隐藏的属性。对于环上两个耦合胶体粒子的典型情况,计算表观熵产生的速率函数,以说明这种渐近行为,并表明在短观测时间内实验观察到的修改后的波动定理在长时间限制下不存在。
2018-02-20 cond-mat.stat-mech
Fluctuation theorem for the renormalized entropy change in the strongly nonlinear nonequilibrium regime
推广了最近的一项工作[T. Taniguchi和E. G. D. Cohen,J. Stat. Phys.126,1(2006)],考虑了宏观热力学量的非线性弛豫过程。结果表明,在非线性非平衡态下,如果适当地重整化以局部平衡态为特征的熵的变化,则涨落定理成立。在线性近平衡情形下恢复了常熵变的涨落定理。这一结果表明,在强非线性非平衡状态下,信息论熵的香农形式可能会被修改。
2008-03-11 cond-mat.stat-mech
Entropy associated with conformation and density fluctuations in biomolecular solutions
基于吉布斯熵公式,结合广义朗之万理论和RISM/3D-RISM理论,推导了描述生物分子溶液熵的微观公式。导出了两个公式:一个是与生物分子的构象涨落有关,另一个是与溶质周围溶剂的密度涨落有关。推导出与构象涨落有关的熵的公式为:其中N是溶质中原子的数目,A是构象涨落的方差-协方差矩阵的逆的行列式。本文还导出了溶剂在溶质周围一对位置上的熵的计算公式,其中n是溶剂分子中的原子数,B实质上是密度对关联函数矩阵的行列式。局部位置r处的熵可以通过在系统的整个体积上对表达式进行积分来获得。讨论了计算熵的可行性。
2023-03-01 cond-mat.stat-mech
Quantum Martingale Theory and Entropy Production
我们发展了一个鞅理论来描述非平衡定态下开放量子系统熵产生的涨落。使用量子跳跃轨迹的形式主义,我们确定了一个指数鞅和一个纯粹的量子项,都服从积分涨落定理的熵产生的分解。这种方法的一个重要后果是推导出一组真正的普遍结果停时和下确界统计的随机熵产生。最后,我们补充的一般形式主义与量子比特系统的数值模拟。
2019-06-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy reduction from a detailed fluctuation theorem for a nonequilibrium stochastic system driven under feedback control
本文从一个详细的涨落定理出发,给出了反馈控制下非平衡过程驱动的一般随机系统的熵约化。反馈控制器与系统的相互作用的效果是减少系统的熵。我们定义了单轨迹的熵约减,并证明了具有反馈控制的随机系统的总熵产生可以是正的,也可以是负的。对于具有速度依赖反馈控制的简单系统,以前曾研究过负熵产生[K。H. Kim和H. Qian,Phys. Rev. Lett. { \bf 93},120602(2004)]。我们的一般方法提供了整体的积极或消极的熵生产速度依赖和位置依赖的反馈控制无关。
2011-04-26 cond-mat.stat-mech
Entropy production and time asymmetry in nonequilibrium fluctuations
实验研究了两个非平衡态系统中非平衡态涨落的时间反演对称性,即在一个匀速运动的阱中的布朗粒子和一个外加平均电流的电路.它们的非平衡涨落的动力学随机性用动力系统理论的单位时间标准熵和时间反演熵来描述。我们目前的实验结果表明,它们的差异等于在玻尔兹曼常数的单位的热力学熵产生。
2007-05-03 cond-mat.stat-mech
Fluctuation Theorem for Hidden Entropy Production
在马尔可夫模型动力学变量的一般消去过程中,原动力学和约化动力学的不可逆熵产生存在差异。我们称之为隐藏的熵产生,因为它是一个无形的量时,只有简化系统的看法。我们发现,这种隐藏的熵生产服从一个新的积分波动定理的一般情况下,所有变量的时间反演不变,因此支持的直觉,熵生产应减少粗粒化。然而,它被发现,在我们的定理的条件不成立的情况下,熵产生也可能增加由于减少。作为这种情况下的一个例子,扩展的多面包师映射进行了研究。
2012-10-16 cond-mat.stat-mech
Driven Soft Matter: Entropy Production and the Fluctuation-Dissipation Theorem
熵和涨落耗散定理是接近平衡态的统计力学的核心。驱动一个系统超越线性响应机制导致(i)涨落耗散定理的崩溃和(ii)非零的熵产生率。我们展示了这两种现象是如何相关的随机热力学适用于软物质系统随机动力学和驱动通过非保守力或外部流量的一般框架。特别地,在非平衡稳态中的涨落耗散定理相对于平衡态的过度与总熵产生有关。替代最近推导的广义波动耗散定理勾勒和相互关联。该理论说明了两个系统:一个驱动的单个胶体颗粒和系统驱动通过简单的剪切流。
2010-04-09 cond-mat.stat-mech
An ideal entropy transporter with finite power and vanishing fluctuation
本研究通过分析与自旋极化电流、热浴和静磁场相互作用的微磁体,发现其非平衡稳态可无热力学力传输熵,强磁场下熵产生率和涨落极小但平均传输速率有限,证明热力学引擎性能仅受第一、第二定律限制。
2025-02-09 cond-mat.stat-mech
Test of the fluctuation theorem for stochastic entropy production in a nonequilibrium steady state
我们推导出一个简单的封闭的解析表达式的总熵产生沿单一的随机轨道上的布朗粒子扩散的周期势下的外部恒定的力量。通过数值模拟,我们计算的熵的概率分布函数和令人满意的测试塞弗特的积分涨落定理的基础上的许多预测。这个简单的模型的结果清楚地说明了实际的特点和影响来自这样一个结果的非平衡统计力学。
2006-12-11 cond-mat.stat-mech
Fluctuations of the total entropy production in stochastic systems
在两个随机系统中实验研究了处于非平衡稳态的过剩热的波动:一个是具有外加平均电流的电路,另一个是由周期性力矩驱动的谐振子。在这两个线性系统中,我们研究了过剩热,它代表了平衡时的耗散热和平衡时的耗散热之间的差异。涨落定理适用于两个实验系统中的过剩热,适用于所有观测时间和所有涨落幅度。
2008-01-14 cond-mat.stat-mech
Particle Number Fluctuations, Rényi and Symmetry-resolved Entanglement Entropy in Two-dimensional Fermi Gas from Multi-dimensional Bosonization
本文利用多维玻色化计算了二维费米气体的粒子数涨落和Rényi纠缠熵。特别是,我们计算这些数量的圆形费米面和圆形纠缠表面。这两个量都显示出对面积定律的对数破坏,雷尼熵与Widom猜想一致。最后,我们计算了二维圆形费米面的纠缠熵,发现当总纠缠熵的尺度为$R\log R$时,纠缠熵的尺度为$\sqrt{R\log R}$,其中$R$是我们感兴趣的子区域的半径。
2019-11-04 cond-mat.stat-mech
Conditional entropy and weak fluctuation correlation in nonequilibrium complex systems
本文揭示非平衡复杂系统中时空涨落的弱关联决定涨落分布并最大化条件熵,且以活细胞扩散为例说明其普适性。
2024-03-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Relation between Boltzmann and Gibbs entropy and example with multinomial distribution
建立了平均玻耳兹曼熵与吉布斯熵之间的一般关系。发现它们的差等于宏观量的涨落熵,涨落熵是宏观量的类吉布斯熵。涨落熵与平均玻尔兹曼熵或吉布斯熵的比值在热力学极限下为零,这是一个可区分的独立粒子系统。指出大涨落熵清楚地表明了标准统计方法的局限性,可以用其他方法如重整化群来改进或扩展。
2018-04-18 cond-mat.stat-mech
Statistical properties of entropy production derived from fluctuation theorems
著名的波动定理,熵产生的统计特性的几个影响,使用各种方法进行了研究。我们首先推导出一个严格的下限的熵产生的方差为一个给定的平均值,这个随机变量。它表明,埃文斯-Searles波动定理单独施加一个显着的下界的方差只有当平均熵产生是非常小的。然而,它表明,在纳入有关熵产生的额外信息,这个下限可以显着改善,以捕捉扩展性能。熵产生的涨落性质的另一个重要方面是均值和方差之间的关系,一方面,熵产生为负的事件的概率。因此,我们推导出上界和下界的平均值和方差的概率。这些界限比以前的界限,可以在文献中找到更严格。此外,它们是紧的,因为存在满足Evans-Searles涨落定理的概率分布,它们相等。最后,我们提出了一个一般的方法来产生广泛的一类不等式,必须满足的熵产生。利用这种方法,我们得到了几个新的不等式,这些不等式超越了第二定律的标准导数。
2010-10-12 cond-mat.stat-mech
Fluctuations of Entropy Production in Partially Masked Electric Circuits: Theoretical Analysis
在这项工作中,我们进行理论分析的耦合RC电路与恒定的驱动电流。从电压受热噪声影响的随机微分方程出发,导出了系统的时间关联函数、稳态分布和转移概率。波动定理(FT)的有效性检查的情况下,完整和不完整的描述。
2016-01-28 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium fluctuation theorem for systems under discrete and continuous feedback control
在不违反因果关系的前提下,我们允许在反馈操纵的随机系统的时间逆过程中进行测量。结果,我们遇到了由于测量过程而产生的熵。这个熵产生加上通常的系统熵产生和中等熵产生,构成了贮库、系统和反馈控制器的组合系统的总熵产生。我们证明了这个“满”系统的总熵产生满足一个完整的涨落定理以及一个详细的涨落定理。我们通过两个例子的显式计算和直接模拟来说明和验证这一思想。
2013-09-09 cond-mat.stat-mech
Entropy production and fluctuation relations for a KPZ interface
本文研究了KPZ方程的微观实现--受限固体-固体生长模型中的熵产生和涨落关系。精确地在相图的特定线上求解一维模型,我们证明熵产生量化了离平衡的距离。此外,作为一个例子,一个物理相关的电流不同的熵,我们研究的大偏差函数与界面高度的对称性。在长度L=4的系统的特殊情况下,我们发现高度变化的概率分布具有对称的大偏差函数,显示出不同于Gallavotti-Cohen对称性的对称性。
2010-08-20 cond-mat.stat-mech
Entropy production along a stochastic trajectory and an integral fluctuation theorem
对于随机非平衡动力学,如胶体粒子的朗之万方程或离散状态的主方程,沿着单个轨迹的熵产生进行了研究。它涉及到真正的粒子熵和周围介质中的熵产生。两个$Δs\t$的综合总和示出服从波动定理$<\exp[-Δs\t]> =1$为任意初始条件和任意时间相关的驱动在有限的时间间隔。
2005-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On energy exchange rate and entropy production operators in quantum fluctuation-dissipation relations
对于具有外部时变哈密顿量的量子系统,在严格的统计等式(广义涨落耗散关系)的框架下,在Jordan对称化的时间算符序规则下,给出了系统能量变化率(单位时间功)和熵产生观测量的算符定义,并讨论了它们的性质.
2013-05-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation-theory constraint for extensive entropy in Monte-Carlo simulations
在大多数蒙特卡罗模拟中,由于相关的能量波动,每个粒子的熵与尺寸有关。在纳米热力学的指导下,我们发现了一个约束的伊辛模型,提高了波动,降低了自由能,同时使熵均匀,添加剂,和广泛的。虽然平均相互作用能变得依赖于尺寸,但由此产生的能量分布提供了在许多材料的动力学中发现的异质性的机制。
2009-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
The Entropy Production Fluctuation Theorem and the Nonequilibrium Work Relation for Free Energy Differences
在统计动力学中,只有极少数已知的关系对任意远离平衡的系统有效。其中之一是涨落定理,它对非平衡系统的熵产生概率分布提出了条件。另一个最近发现的远离平衡的表达式将系统所做功的非平衡测量与平衡自由能差联系起来。本文导出了随机微观可逆动力学涨落定理的一个推广形式。证明这一广义定理提供了非平衡功关系的简洁证明。
1999-07-29 cond-mat.stat-mech
Exponential volume dependence of entropy-current fluctuations at first-order phase transitions in chemical reaction networks
在化学反应网络中,双稳态只能在远离平衡的地方发生。它与一阶相变有关,其中控制参数是热力学力。在临界点,熵产生对于热力学力是不连续的,当系统处于临界点时,熵产生的涨落与体积成指数关系.在相变时,指数前因子是两个固定点之间的有效势垒的高度。我们对Schlögl模型的结果可以推广到任何化学网络。
2020-08-10 cond-mat.stat-mech
Entropy production and information fluctuations along quantum trajectories
利用随机波函数方法,研究了开放系统非平衡过程中随机熵产生的量子特性。它是demonstarted连续测量环境引入额外的,非热的贡献熵通量,这是量子涨落的直接后果。这些特征导致了单轨迹熵贡献的量子定义,它解释了经典轨迹和量子轨迹之间的差异,并导致了对积分涨落定理标准形式的量子修正。
2013-10-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
The fluctuations, under time reversal, of the natural time and the entropy distinguish similar looking electric signals of different dynamics
我们表明,自然时间本身的波动在时间反演的尺度依赖性提供了一个有用的工具,地震电信号(临界动力学)从人造源发出的噪声的歧视,以及为确定标度指数。我们提出了最近的数据,在地球表面检测到的电信号,这证实了在自然时间的熵值,以及它的值下的时间反转小于熵的“均匀”分布。
2009-03-13 cond-mat.stat-mech
Active Brownian particles: Entropy production and fluctuation-response
在活性布朗粒子的Rayleigh-Helmholtz模型中,活性是由于非线性速度相关力引起的。在存在外部捕获势或恒定力的情况下,系统的稳态打破了细致平衡,产生净熵。利用分子动力学模拟,我们得到了这些稳态下熵产生的概率分布。分布函数服从熵产生的详细涨落定理。利用模拟结果,我们进一步表明,稳态响应函数服从修改后的波动耗散关系。
2014-08-21 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Reply to Comment on`Entropy production and fluctuation theorems for active matter'
这是对D. Mandal,K. Kandyko和M. R. DeWeese出版为Phys. Rev. Lett。119,258001(2017)。
2018-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation-stable generalized entropy probes of spectral heterogeneity
Indian Institute of Technology Tirupati(蒂鲁帕蒂印度理工学院)
本文提出涨落稳定性框架,证明广义熵在q>1时抑制弱振幅谱涨落,并引入熵梯度磁化率χ_q作为谱异质性探针,通过Aubry-André模型区分均匀局域化转变与迁移率边共存。
2026-07-14 cond-mat.stat-mech
Charge fluctuation entropy of Hawking radiation: a replica-free way to find large entropy
本文研究了二维物质系统耦合JT引力时的Hawking辐射涨落熵,发现全局对称性下涨落熵无界增长并超过纠缠熵导致对称性破坏,并提出了规范耦合下界以避免该问题。
2022-11-04 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
Fluctuations of entropy and log-normal superstatistics
非平衡态复杂系统通常可以用不同时间尺度上不同动力学的混合来描述。超级统计学是“统计的统计”,有两个基本上分开的时间尺度,为这种描述提供了一个一致的理论框架。在这里,对数正态超统计量的理论发展的基础上的熵变化的波动定理以及最大熵方法。这提供了新的物理洞察对数正态统计,而不是传统的乘法随机过程。本文对该理论在湍流脉动能量耗散率中的可能应用作了评述。
2010-07-23 cond-mat.stat-mech
Generalized entropy production fluctuation theorems for quantum systems
基于状态空间中的轨迹依赖路径概率形式,我们导出了在测量和反馈存在下量子系统的广义熵产生涨落关系。我们得到了三种不同情况下的这些结果:(i)系统是孤立地从它的周围环境中演化;(ii)系统是弱耦合到一个热浴;(iii)系统与水库接触使用量子克鲁克斯波动定理。在情况(iii)中,我们建立在[H]中进行的处理上。T. Quan和H. Dong,arxiv/cond-mat:0812.4955],其中量子轨迹已被定义为交替的功和热步骤的序列。所得到的熵产生涨落定理保持了与经典情形相同的形式。热力学第二定律的不等式在信息存在的情况下得到修正。这些波动定理是强大的对中间测量的任何观察执行冯诺依曼投影测量以及弱或积极的运营商值的测量。
2012-02-12 cond-mat.stat-mech
Work fluctuation and total entropy production in nonequilibrium processes
功涨落和总熵产生在热力学小系统中起着决定性的作用。我们研究了它们之间的权衡关系,在一个非平衡的情况下,一个系统从一个任意的非平衡态。我们应用变分方法来研究这个问题,并找到一个固定的解决方案,对协议的变化,描述系统的哈密顿量的时间依赖性。利用稳态解,我们找到了在给定的功涨落下总熵产生的最小值。一个明确的协议,实现这是从一个绝热过程,其次是一个准静态的过程。所得结果表明,如何可以控制系统的非平衡动力学,同时抑制其工作波动和总熵产生。
2016-10-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuations of entropy production in the isokinetic ensemble
讨论了耗散系统模型中熵产生率的微观定义:剪切流体,其中动能通过高斯恒温器保持恒定。总的相空间收缩率是两个统计上独立的贡献之和:第一个是由于保守力的工作,是独立的驱动力,并不消失在零驱动,使系统非保守也处于平衡状态。第二类是由于耗散力的作用,它是平均熵产生的原因,它的涨落分布验证了Gallavotti和Cohen的涨落关系。总相空间收缩率涨落的分布也验证了涨落关系。它是比较相同的数量计算的等能系综:我们发现,这两个系综是等价的,作为所述的Gallavotti。最后,我们讨论了我们的结果的实验试图验证FR的有效性的含义。
2003-11-25 cond-mat.stat-mech
Fluctuations of entropy production in turbulent thermal convection
我们报告的数值实验进行分析湍流热对流,物理配置,在这里代表一个典型的情况下,一个出平衡耗散系统的熵产生的波动。我们估计的熵产生从瞬时测量的本地温度和速度场采样沿大量的逐点拉格朗日示踪剂的轨迹。熵产生的特点是大的波动,往往成为负的。这代表了对热力学第二原理的一种“有限时间”违反,因为能流的方向与外部梯度所规定的方向相反。我们清楚地表明,在本系统中观察到的熵产生的波动验证了波动关系(FR),即使系统是时间不可逆的。
2015-11-20 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Large deviation function for the entropy production: Optimal trajectory and role of fluctuations
本文研究了两个一维非对称随机行走系统和连续周期势场中的布朗运动系统的熵产生率的大偏差函数。我们比较了两种方法:Donsker-Varadhan理论和Freidlin-Wentzell理论。我们表明,大偏差函数的翅膀是由一个单一的最佳轨迹:无论是在向前(正率)或向后的方向(负率)。两个分支在零熵产生时的连接意味着不可微性,因此出现了“扭结”。然而,在零熵产生附近,许多轨迹都有贡献,因此扭结被涂掉了。
2012-10-10 cond-mat.stat-mech
Comment on "Fluctuation theorem for hidden entropy production"
最近,Kawaguchi和Nakayama(KN)[Phys. Rev. E { \bf 88},022147(2013)]表明,如果原始过程不涉及在时间反演下改变其符号的任何奇宇称变量,则与粗粒化过程相关联的隐熵产生服从积分涨落定理(IFT)。这被解释为奇宇称变量在从时间可逆确定性动力学推导不可逆随机动力学中起重要作用的证据。在这篇评论中,我们表明,KN的方法是不足以描述的起源不可逆的随机动力学,这就要求的问题是否需要奇宇称变量的出现宏观不可逆性。
2014-06-07 cond-mat.stat-mech
Comment on "Entropy Production and Fluctuation Theorems for Active Matter"
这是对D. Mandal,K. Kandyko和M. R. DeWeese出版为Phys. Rev. Lett。119,258001(2017)。
2018-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuations of entropy production of a run-and-tumble particle
非平衡系统不断产生熵,其产生率是非平衡条件的指纹。在小尺度热噪声耗散系统中,熵产生的涨落是显著的。高阶矩、均值和方差已经得到了大量的研究,即使高阶矩对于充分表征感兴趣的系统可能很重要。在这里,我们介绍了一个图形的方法来计算任何时刻的熵产生的一般离散状态系统。然后,我们专注于活性粒子的范例模型,即,奔跑和翻滚动力学,类似于在几种微生物中观察到的运动。采用我们的框架,我们计算前三个累积量的熵产生的离散版本的这个模型。我们还比较了我们的分析结果与数值模拟。我们发现,随着状态数的增加,熵产生的分布偏离高斯分布。最后,我们将我们的框架扩展到一个连续的状态空间运行和翻滚模型,使用适当的缩放的过渡率。这里提出的方法可能有助于揭示任何电流的非平衡波动的生物系统中的平衡运行的功能。
2023-01-18 cond-mat.stat-mech
On the heat flux and entropy produced by thermal fluctuations
本文对电热噪声耦合的两个不同温度的导体之间的能量交换进行了实验和理论分析。在实验上,我们确定了热通量、非平衡方差和波动熵的守恒定律,作为温度差的函数,并从理论上证明了这一点。该系统由两个保持在不同温度下并通过弹性力耦合的布朗粒子的相同方程支配。我们的结果对保持在不同温度下的耦合纳米系统之间的能量交换设置了强约束。
2013-04-06 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
Fluctuations and entropy driven space-time intermittency in Navier-Stokes fluids
我们分析了相空间收缩率涨落的物理意义,我们也称之为熵产生率,以及它在时空不相干现象中的可观测性。为了具体起见,我们考虑一个Navier-Stokes流体。
2000-01-13 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Entropy production and work fluctuation relations for a single particle in active bath
浸在细菌浴中的胶体颗粒是活性浴中的被动颗粒的典型示例。为了模拟这一点,我们采取过阻尼谐波捕获粒子受到热和非平衡噪声所产生的活性浴。谐波井可以归因于激光陷阱或毛细管底部沉积胶体的小幅度运动。在较长的时间内,系统达到一个可用有效温度来描述的非平衡稳态。通过采用有效温度的概念,我们研究熵的涨落关系是否成立。此外,当受到确定性的时间相关的阻力,我们发现,瞬态波动定理的工作不能应用在传统的形式。然而,一个稳态的涨落关系的工作出现了重整化温度。
2018-07-31 cond-mat.stat-mech
Entropy fluctuation theorems in driven open systems: application to electron counting statistics
由外部驱动的系统与多个储层交换能量和物质的动力学产生的总熵产由主方程描述,表示为三个贡献的总和,每个贡献对应于使系统脱离平衡的不同机制:非平衡初始条件,外部驱动和打破细致平衡。我们推导出三个积分涨落定理(FT),这些贡献,并表明,他们导致以下普遍的不等式:任意的非平衡变换总是产生的总熵产生的变化大于或等于一个产生的,如果变换是非常缓慢的。以前导出的波动定理可以恢复为特殊情况。我们展示了如何这些FT可以通过执行的电子计数统计数据进行实验测试,通过一个单级量子点耦合到两个水库与外部不同的化学势。熵概率分布模拟的驱动协议范围从绝热的突然切换限制。
2007-09-10 cond-mat.stat-mech
On microscopic entropy production, heat and fluctuation theorem
我们证明了吉布斯-香农熵适用于任何大小和边界条件的非平衡系统。微观熵的变化可以归因于动力学过程的随机性和热力学系统固有的不确定性。后者预测,熵产生是非负的平均和不同的轨迹根据涨落定理。相比之下,热量与粒子运动的随机过程有关,所有可能轨迹的系综平均导致克劳修斯不等式。Jarzynski/Crooks方程可以很容易地通过应用涨落定理在连接平衡态的不同轨迹上的热变化而导出。
2020-10-12 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Density fluctuations and entropy
A new functional for the entropy that is asymptotically correct both in the high and low density limits is proposed. The new form is [ S=S^{(id)}+S^{(ln)}+S^{(r)}+S^{(c)} ] where the new term S^{(c)} depends on the p-bodies density fluctuations $α_p$ and has the form [ S^{(c)}= <N> {ln 2-1+ \sum_{p=2}^\ infty \frac{(\ln 2) ^p}{p!} α_p-[ \exp (α_2-1)-α_2]} + \hat S ], where $\hat S$ renormalizes the ring approximation S^{(r)}. This result is obtained by analyzing the functional dependence of the most general expression of the entropy: Two main results for S^{(c)} are proven: i) In the thermodyn…
2000-03-21 cond-mat.stat-mech
Entropy-production fluctuation theorem for a generalized Langevin particle in crossed electric and magnetic fields
Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa(墨西哥自治大学伊兹塔帕拉帕分校)
研究谐波陷阱中带电布朗粒子在交叉电场和磁场驱动下的熵产生涨落,通过精确解证明总熵产生满足细致涨落定理。
2026-06-26 cond-mat.stat-mech
Statistical Mechanics of Entropy Production: Gibbsian hypothesis and local fluctuations
有人认为,吉布斯公式的非平衡系统的微观轨迹的时空分布提供了一个统一的框架,最近的结果的熵产生的波动。变熵产生自然地表示为时空作用泛函的时间反演对称破缺部分。它的平均值总是正的。这两个支持玻尔兹曼类型的分析,通过计数的变化相空间扩展对应的宏观状态,通过各种例子的非平衡模型。由于Gibbsian模型允许非马尔可夫动力学,我们还得到了全局马尔可夫模型中熵产生的局部涨落定理。为了研究系统对扰动的响应,我们可以应用标准吉布斯形式主义。
2001-07-09 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Operationally accessible bounds on fluctuations and entropy production in periodically driven systems
对于周期性驱动的系统,我们推导出一个家庭的不等式,涉及熵生产与实验数据的平均值,其对驱动频率的依赖性,以及一大类可观的方差。有了这些关系中的一个,总熵产生可以通过观察在一组状态中花费的时间来限制。在进一步的结果中,等温循环发动机如周期性负载下的分子马达和循环热机的热力学效率可以使用实验数据来限定,而不需要系统内的特定相互作用的知识。我们说明了这些结果的驱动三能级系统和胶体斯特林发动机。
2019-04-18 cond-mat.stat-mech
Fluctuation theorem between non-equilibrium states in an RC circuit
涨落定理限制了在小系统中观察到负熵产生的概率,使其脱离平衡。涨落定理的有效范围已被广泛地检验为平衡定态与非平衡定态之间的跃迁,但未被检验为一般非平衡态之间的跃迁。本文报道了两个非平衡态之间的等温转变过程中产生的熵总量的详细涨落定理的实验验证。实验装置是由交流电流驱动的并联$RC$电路。我们调查的统计数据的热量释放,系统的熵的变化,以及不同持续时间的过程中产生的熵。我们表明,波动定理是满足高精度的电流驱动在不同的频率和不同的振幅。
2015-04-20 cond-mat.stat-mech
Time evolution of entropy associated with diffusivity fluctuations: Diffusing diffusivity approach
它已经由Lampo等人在实验上发现[Biophys. J. 112,532(2017)],对于两种不同类型的细胞,RNA-蛋白质颗粒在细胞质上的扩散率分布服从指数律。然后,一个有趣的问题已经指出:这个指数分布是最大熵分布。在这里,熵的时间演化与局部波动的扩散率进行了研究。扩散扩散率方程的定态解为指数涨落,其熵率为正。目前的结果预计是有用的扩散率波动的动力学研究。此外,RNA-蛋白质颗粒的特征位移所需的时间分布被发现衰减为幂律。本文还对有关温度的热力学关系式的形式类比作了评论。
2019-08-01 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph