Heat devices in nonlinear irreversible thermodynamics
我们目前的结果，通过使用热器件的非线性不可逆模型。特别是，我们专注于全球性能特性，最大效率和效率在最大功率制度的热机，最大性能系数（COP）和COP在最大制冷功率制度的冰箱。我们分析了来自热泄漏和内部耗散的不可逆性之间的相互作用所发挥的关键作用。我们还讨论了这些结果之间的关系，由不同的模型得到的。
2015-05-21 cond-mat.stat-mech
Thermoelectric energy converters under a trade-off figure of merit with broken time-reversal symmetry
本文应用统一的权衡优值（$\dotΩ$准则），对时间反演对称性破缺的热机和制冷机等三端热电器件的性能进行了研究。对于热机，我们发现工作在最大$\dotΩ$准则下的热电器件比工作在最大功率输出下的器件具有更好的性能。在线性不可逆热力学的框架内，这样的直接比较是不可能的冰箱，然而，我们的研究表明，对于冰箱，最大的冷却负荷比最大的$\dotΩ$标准提供了更好的性能为一个更大的不对称性。我们的研究结果可以用来选择一个合适的优化标准，操作一个真正的热电器件与破缺的时间反演对称性。
2017-07-31 cond-mat.stat-mech
Statistical Thermodynamics of Irreversible Aggregation and Gelation
二元聚集是已知的，在某些动力学规则下，导致两个种群的共存，一个是由有限大小的集群（溶胶），一个是包含一个单一的集群，携带有限的总质量的分数（巨大的组件或凝胶）。溶胶-凝胶转变通常通过与蒸汽冷凝的定性类比而被讨论为相变。在这里，我们表明，热力学相变的连接是严格的。我们开发的统计热力学不可逆的二元聚集在离散有限系统中，获得任意内核的配分函数，并表明，凝胶簇的出现具有相变的所有标志，包括一个不稳定的范德华循环。我们证明了理论，提出了完整的前和后的凝胶溶液与产品内核，$k_{ij}=i j$的聚集。
2014-11-15 cond-mat.stat-mech
The Rectified Second Law of Thermodynamics
平衡态热力学与Jarzynski的不可逆功定理相结合，以量化不可逆过程产生的过剩熵。由此得到的第二定律的修正形式与第一定律相似，在这个意义上，它有助于实验测量由不可逆功和热交换引起的过量熵变化，就像第一定律量化由可逆或不可逆功和热交换产生的能量变化一样。整流第二定律的一般形式被进一步应用到准静态不可逆（QSI）过程的一个子类中，对于该过程，系统和周围环境的所有热力学函数都保持连续良好的定义，从而通过沿着QSI路径积分精确的微分函数来促进过剩熵的测量。计算了RNA分子不可逆解折叠产生的机械和热过剩熵，结果表明。
2006-05-29 cond-mat.stat-mech
Energy and entropy on irreversible chemical reaction-diffusion systems with asymptotic stability
在不可逆热力学的框架下，我们研究自治系统的反应扩散方程，以显示如何熵和自由能的开放和不可逆反应器依赖于浓度。要做到这一点，我们找到一个李雅普诺夫函数，直接依赖于线性和渐近稳定系统的线性化问题的有效的特征值和特征向量。通过建议这个李雅普诺夫函数作为内部自由能的作用，我们能够直接将动力学系统的性质反映到热力学第二定律中，从而重新定义化学势。我们证明了我们的假设与基本热力学原理的一致性，如Onsager提出的流量和力之间的比例关系，熵产生的谱分解和热力学系统的Glansdorff-Prigogine演化准则。
2021-11-23 cond-mat.stat-mech
Local equilibrium and the second law of thermodynamics for irreversible systems with thermodynamic inertia
对于具有时滞响应的非平衡系统，局部平衡的有效性一直受到质疑。特别是，对于具有非零热力学惯性的系统，局部平衡的假设导致熵产生的负值，这与热力学第二定律相矛盾。在本文中，我们解决这个问题，提出了一个变分制定的不可逆演化的系统与非零的热力学惯性。我们介绍拉格朗日，这取决于正常的和所谓的“镜像”系统的属性。我们表明，标准的发展方程，特别是麦克斯韦-Cattaneo-Vernotte方程，可以从变分过程中不超出局部平衡的假设。我们还认为，热力学第二定律应理解为变分过程和局部平衡性质的结果。对于具有瞬时响应的系统，这导致局部瞬时熵产生总是正的标准要求。然而，如果一个系统的特点是延迟响应，热力学第二定律的公式应该改变。特别是，这个量总是为正的，它不是瞬时熵产生，而是在热浪期间平均的熵产生。
2015-07-28 cond-mat.stat-mech
Nonlinear response of the irreversible work via generalized relaxation functions
本文基于累积量展开和广义弛豫函数构造不可逆功的非线性响应，并通过选取弛豫函数常数确保其满足热力学第二定律，给出相应计算程序。
2023-09-25 cond-mat.stat-mech
Weakly nonlocal irreversible thermodynamics - the Ginzburg-Landau equation
弱非定域热力学理论的变分方法是批判性的，根据现代非平衡态热力学重新审视。以Ginzburg-Landau方程为例进行了详细的研究。
2001-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Irreversible thermodynamic analysis and application for molecular heat engines
本文的目的是确定分子发动机的损失功，并与宏观（经典）热机的结果进行比较。首先，回顾了宏观循环和分子循环的不可逆热力学。第二，对自旋为-1/2的量子热机系统进行了不可逆热力学研究。最后，确定了所考虑系统的损失功，结果表明，宏观和分子热机服从相同的限制。此外，量子热力学的方法建议，以解释以前得到的结果从原子的观点。
2017-06-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Revisiting the Glansdorff-Prigogine criterion for stability within irreversible thermodynamics
Glansdorff和Prigogine（1970）提出了熵产生率的分解，今天主要被称为Hatano-Sasa方法。他们的背景是不可逆热力学，虽然忽略了波动，但仍然允许比基于Master或Fokker-Planck方程的处理更广泛。Glansdorff和Prigogine首先提出了过剩熵产生率$δ^2$ EP的概念，并提出$δ^2$ EP为正是非平衡宏观条件稳定性的充分判据。我们发现，非线性扩散，它们的过剩熵产生率本身是当地的自由能，这是接近平衡的功能，管理宏观波动的时间导数。过剩的$δ^2$ EP的积极性，我们国家的一个简单的充分条件，因此是等价的单调性在时间上的功能在放松到稳定的非平衡。也出现了一个关系，最近扩展的克劳修斯热定理接近平衡。$δ^2$ EP的正性直接意味着过剩热量的克劳修斯（不）等式。最后一个相关的问题涉及涨落泛函、非平衡自由能的操作意义，以及它们如何进入不可逆热力学。
2015-03-04 cond-mat.stat-mech
Quasi-linear irreversible thermodynamics of a low-temperature-differential kinematic Stirling heat engine
低温温差（LTD）斯特林热机能够在我们日常生活中存在的低温热源之间的微小温差下运行，因此它们被认为是一种重要的可持续能源技术。作者最近提出了一个LTD运动斯特林热机的非线性动力学模型，以研究发动机的旋转机理[Y。Izumida，EPL \textbf{121}，50004（2018）]。本文介绍了我们的非平衡热力学分析的研究，这种发动机模型，其中的负载扭矩，发动机不工作。我们表明，发动机的旋转状态是在准线性响应制度的热力学通量表现出线性依赖于热力学力。值得注意的是，它被发现的准线性关系的响应系数是对称的，这是类似的Onsager对称性的线性不可逆热力学。基于这些关系，我们制定了发动机的最大效率。我们还阐明，出现的准线性响应系数的对称性，通过反映（反）互惠性的Onsager动力学系数确定的发动机在附近的平衡态的松弛动力学。我们期望，目前的研究铺平了道路，发展非平衡态热力学的自治热机描述为一个非线性动力系统。
2020-06-29 cond-mat.stat-mech
Probabilities for informational free lunches in stochastic thermodynamics
通过考虑一个明确的非平衡模型，我们分析了统计的不可逆功，$w_{\rm irr}$，和不可逆熵产生，$Δ_i s$，在随机能量学框架内。重述热力学第二定律作为$w_{\rm irr}$的函数，我们引入了明确的概率违反该第二定律的标准形式为一组不同的参数和初始条件的模型。此外，我们沿着同样的路线研究不可逆熵产生，因为它可以被视为不可逆功的推广。从信息的角度来看，我们的研究结果允许量化的概率删除信息不执行工作，相反的兰道尔的原则，我们归类为信息免费午餐。我们选择的初始条件的情况下，低信息含量（均衡）和高信息含量（三角洲分布）。
2022-01-12 cond-mat.stat-mech
The thermoelectric working fluid: thermodynamics and transport
热电装置是热机，其使用传导电子作为工作流体作为发电机或制冷机操作。热电的热-功转换效率通常很低，但人们继续努力设计具有改进的传输特性的新材料，使其成为电子晶体-声子玻璃类型的系统。另一方面，提出对电子工作流体进行适当热力学处理的研究相对较少。本文旨在通过解决热电工作流体的热力学和输运性质，包括相互作用系统的各种模型，有助于弥合这一差距。
2016-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Efficiency at maximum power of a quantum Otto engine: Both within finite-time and irreversible thermodynamics
我们考虑量子奥托发动机的最大功率的效率，它使用自旋或谐波系统作为其工作物质，并在两个热源之间工作在恒定温度$T_h$和$T_c$ $ (<T_h)$。尽管自旋- $1/2$系统的行为与谐波系统的行为完全不同，因为它们服从两种典型的量子统计，但基于这两种不同类型的量子系统的最大功率下的效率从上侧由最大功率下的效率的相同表达式限定：$η_{mp}\leqη_+\equiv η_C^2/[η_C-(1-η_C)\ln(1-η_C)]$和$η_C=1-T_c/T_h$是卡诺效率，在小的相对温差下，它们表现出与CA效率$η_{CA}=1-\sqrt{1-η_C}$相同的普适性。在不可逆热力学的背景下，我们计算的Onsager系数，我们表明，$η_{CA}$的值确实是电磁脉冲的上限奥托发动机工作在线性响应制度。
2014-08-23 cond-mat.stat-mech
Lagrangian formulation of irreversible thermodynamics, and the second law of thermodynamics
我们证明了描述系统不可逆演化的方程可以由变分原理导出。我们建议拉格朗日，这取决于正常的和所谓的“镜像”系统的属性。拉格朗日量在时间上是对称的，因此与微观可逆性相容。在正常和镜像系统中的演化方程是解耦的，因此描述了每个系统的独立不可逆演化。热力学第二定律由拉格朗日量的对称性得出。正常系统中的熵增加与镜像系统中的熵减少相平衡，从而存在一个常数“演化积分”。推导依赖于局部平衡的性质，即非平衡态下热力学量之间的局部关系与平衡态下的相同。
2015-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium critical behavior : An extended irreversible thermodynamics approach
非平衡系统中的临界现象已经通过各种各样的理论和实验方法进行了研究。模耦合、重整化群、复李代数和图解法是一些常用的理论工具。实验研究包括光和非弹性中子散射、X射线光子相关光谱学、微波干涉测量和其他几种技术。然而，从不可逆过程的热力学理论的基本原理中，还没有得出结论性的结论。我们已经开发了一种形式主义，我们获得关联函数作为场平均值的相关功能。通过应用这样的形式主义，我们试图找出所得到的关联函数是否会继承其母势的数学性质（可积性，广义齐次性，标度律），我们也将使用这些关联函数来研究远离平衡的宏观系统的行为，特别是在临界点或动态相变附近。作为一个工作的例子，我们将考虑非平衡二元流体混合物的单临界行为接近它的会溶点。
2009-08-15 cond-mat.stat-mech
Thermoelectric Thomson's relations revisited for a linear energy converter
在本文中，我们重新审视热电偶模型，作为一个线性不可逆的热力学能量转换器。众所周知，热电偶的线性模型是这一分支的经典之一。在这个模型中，我们注意到两种类型的唯象系数：第一种来自某些微观模型，如与电导率相关的系数，第二种来自实验事实，如与热电功率相关的系数。我们表明，在最后一种情况下，这些系数可以与转换器的操作模式。这些关系使我们能够提出一个推广的第一和第二汤姆森的关系。为此，我们提出了非等温线性转换器的想法，直接操作（热机）和间接操作（制冷机）。除了这一发展，我们分析了这些转换器所描述的能量。
2017-12-20 cond-mat.stat-mech
From local force-flux relationships to internal dissipations and their impact on heat engine performance: The illustrative case of a thermoelectric generator
我们提出了一个深入的分析，有时被低估的作用，在线性不可逆热力学的能量守恒原理。我们的案例研究是热电发电机（TEG），这是一个热机的选择在不可逆热力学，由于电和热通量之间的耦合。我们展示了为什么Onsager的互惠关系必须被认为是本地和内部耗散过程如何出现从这些关系的扩展到全球范围内：线性行为的一个热机在当地规模与耗散过程，必须参与全球能量平衡。一方面，我们根据外可逆性和内可逆性的比较分析，另一方面，根据自主和周期驱动的两类热机的比较分析，讨论了内部耗散对所谓的最大功率效率的影响。最后，基于我们对能量守恒的分析，我们还讨论了最近的工作，这些工作声称有可能克服时间反演对称性破缺的热电系统中有限时间热力学对效率的传统限制;这是通过引入“热”热电和“电”热电来实现的。热电，其允许分析TEG的热电响应，考虑电/热和热/电耦合之间的可能不对称性。
2013-08-30 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Collective Dynamics from Stochastic Thermodynamics
从随机热力学的观点出发，导出了描述全局耦合XY模型中有序-无序跃迁附近和仓本模型中同步-去无序跃迁附近的集体动力学方程.一种新的思维方式是将宏观变量的确定性时间演化解释为热力学系统的外部操作。然后我们发现，不可逆功决定了集体动力学的方程。在分析仓本模型时，我们采用了广义的不可逆功的概念，它源于与稳态热力学相关的非平衡恒等式。
2014-12-31 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Circuits 2: Nonequilibrium conductance matrix for a thermoelectric converter
本文基于电流守恒定律区分了物理电流与基本电流基底，为一维热电转换器定义了非平衡电导矩阵，引入了热流与电荷流耦合度，为优化能量转换提供了有效模型。
2024-12-19 cond-mat.stat-mech
Boltzmann-Equation Based Derivation of Balance Laws in Irreversible Thermodynamics
本文提出了一种新的方法来构造描述各种不可逆现象的宏观平衡方程和本构方程。它基于非平衡态热力学的一般原理，包括四个基本步骤：选择合适的状态变量，选择严格凹熵函数，适当分离熵通量和产生率，并确定耗散矩阵。我们的方法利用EIT和GENERIC形式主义，并显示出直接对应Levermore的时刻封闭层次的玻尔兹曼方程。这一结果可以把从非平衡态热力学的一般原理出发的各种宏观建模方法置于基于玻尔兹曼方程的坚实微观基础之上。
2014-11-26 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Universal Ideal Behavior and Macroscopic Work Relation of Linear Irreversible Stochastic Thermodynamics
我们重新奥恩斯坦-乌伦贝克（Ornstein-Uhlenbeck）过程的基本数学描述的线性不可逆现象，波动，接近平衡。通过将稳态过程中的循环动力学视为经典保守力学的自然推广，利用著名的亥姆霍兹定理在一族具有平衡涨落的稳态过程和热力学之间建立了一座桥梁.亥姆霍兹定理提供了一个涌现的宏观“状态方程”的整个系统，它表现出普遍的理想热力学行为。本文从随机热力学的观点研究了宏观量的涨落，得到了宏观图象中的非平衡功关系，这有助于Jarzynski，Crooks，Hatano和Sasa等的实验研究和应用.
2015-03-20 cond-mat.stat-mech physics.data-an
Thermodynamics in the Limit of Irreversible Reactions
对于许多实际的物理化学复杂系统，详细的机理包括可逆和不可逆反应。这种系统在均相燃烧和多相催化氧化中是典型的。大多数复杂的酶反应包括不可逆步骤。经典热力学对不可逆反应没有极限，而动力学方程可能有这样的极限。我们将不可逆反应的体系表示为当某些平衡浓度趋于零时完全可逆体系的极限。极限反应系统的结构主要取决于这种趋向于零的相对速率。我们研究了极限系统的动力学，并将其极限行为描述为$t \to \infty$。如果可逆系统服从详细平衡原理，则具有不可逆反应的极限系统必须满足{ \em扩展的细致平衡原理}。它是制定和证明的形式中的两个条件：（i）可逆部分满足细致平衡的原则和（ii）不可逆反应的化学计量矢量的凸包不相交的线性跨度的化学计量矢量的可逆反应。这些条件意味着全局李雅普诺夫泛函的存在，并给出了极限行为的代数描述。通过对氢气燃烧的分析，阐明了可逆反应不可逆极限的热力学理论。
2012-10-11 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Integration of Quantum, Statistical, and Irreversible Thermodynamics in A Coherent Framework
本文提出利用DFT修正统计热力学（zentropy理论）并在组合定律中保留熵产生以推导通量方程（交叉现象理论），从而将量子、统计与不可逆热力学统一于一个无拟合参数的框架中。
2023-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A first--order irreversible thermodynamic approach to a simple energy converter
几位作者已经表明，基于时间热力学的耗散热循环模型呈现出功率输出与效率的环形曲线，例如它发生在实际的耗散热机中。在一阶不可逆热力学（FOIT）的背景下，在这项工作中，我们表明，对于由两个耦合通量组成的能量转换器，也可以找到功率输出和所谓的生态功能对效率的环形曲线。在以前的工作Stucki [J.W. Stucki，Eur. J. Biochem.vol.109，269（1980）]使用FOIT方法描述线粒体内ATP合成中涉及的氧化磷酸化的热力学性能模式。在这项工作中，作者没有使用上述的环形曲线，他提出氧化磷酸化在稳定状态下同时以最小熵产生和最大效率运行，分别通过零和无限电导的极端状态之间的电导匹配条件。在目前的工作中，我们表明，所有的Stucki的氧化磷酸化的能量学的结果可以得到没有所谓的电导匹配条件。另一方面，我们还表明，最小熵产生状态意味着零功率输出和效率，因此氧化磷酸化性能不能满足这种状态。我们的研究结果表明，氧化磷酸化性能的实际效率值更好地描述了一种操作模式，包括在所谓的生态功能和效率的同时最大化。
2007-09-04 cond-mat.stat-mech
A linear nonequilibrium thermodynamics approach to optimization of thermoelectric devices
热电系统在性能和应用范围方面的改进依赖于材料科学的进步和器件操作的优化。在本章中，我们将重点放在考虑系统与环境相互作用的优化上。为了这个目的，我们考虑的热电发电机耦合到两个温度浴通过换热器，其特征在于由热阻的说明性的情况下，我们分析其工作条件。我们的主要信息是，电和热阻抗匹配条件必须满足最佳器件性能。我们的分析基本上是基于线性非平衡热力学使用力通量形式主义。最后对介观系统的研究进行了展望。
2013-08-30 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Thermodynamic uncertainty relation in quantum thermoelectric junctions
最近，热力学不确定性关系（TUR）已制定了经典的马尔可夫系统演示精度（电流波动）和成本（耗散）之间的权衡。违反TUR的系统是有趣的，因为它们克服了关于热机的效率、其功率和其稳定性（功率波动）的另一个权衡关系。在这里，我们分析的根源，程度，并在量子热电结在稳态TUR违反性能的影响。考虑到非相互作用的电子，首先我们证明，只有由单电子转移事件产生的电流噪声的“经典”分量遵循TUR。因此，电流噪声的剩余“量子”部分是造成这种量子系统中TUR潜在违反的原因。接下来，专注于共振输运制度，我们确定的参数范围内，可以观察到的违反TUR-电压偏置的结和热电发动机。我们用一个串联双量子点系统的精确数值模拟来说明我们的发现。最重要的是，我们证明了TUR总是在接近热力学效率极限时，在非相互作用的热电发电机。
2019-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Gibbs entropy and irreversible thermodynamics
最近，通过动力系统理论，已经开发了许多方法来将粒子系统的微观动力学与非平衡定态系统的宏观性质联系起来。这样一来，动力学和不可逆热力学之间的直接联系就被发现了。然而，这些研究中使用的主要量是（粗粒度的）吉布斯熵，我们认为它目前的形式似乎不适合描述非平衡态。各种简化的模型也被设计出来，给出了明确的例子，说明粗粒度的方法如何成功地给出不可逆热力学的完整描述。我们分析了这些模型指出了一些困难，在我们看来，需要克服，以建立这些模型和不可逆热力学之间的物理相关的连接。
1999-08-25 chao-dyn cond-mat.stat-mech nlin.CD
Fluctuation-Dissipation Limits in Quantum Thermoelectric Transport
Department of Physics, Xiamen University（厦门大学物理系）
本研究建立了量子热电输运中的涨落-耗散界限，揭示了能量-电流涨落与熵产率和稳态电流的关系，为纳米和量子热设备的设计提供了热力学指导。
2026-01-11 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of energy, charge and spin currents in thermoelectric quantum-dot spin valve
基于非平衡格林函数和全计数统计，对热电量子点自旋阀中的能量、电荷和自旋转移进行了理论上一致的描述.我们使用涨落定理对称性和熵产生的概念来描述热梯度可以将电荷或自旋与它们的化学势进行比较的效率，任意远离平衡。接近平衡，我们恢复Onsager互惠关系和连接到线性响应的性能概念，如品质因数。我们还确定了制度，工作提取更有效，然后接近平衡。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Irreversible Thermodynamic of a New Model of the Collision Term of the Boltzmann Kinetic Equation Dealing with Gas Mixture affected by a Centrifugal Field
本文介绍了一种新的离心力作用下二元混合气体Boltzmann动力学方程中碰撞项的模型。新模型是对Boltzmann动力学方程的BGK（Bhatnagar-Gross-Krook）模型的一种改进，适用于研究离心力场对气体混合的影响。新模型的科学成就在于它是一个非常简单的模型，没有任何数学复杂性，但不失一般性。新模型与BGK模型一样，满足能量守恒、质量守恒、动量守恒、热力学第二定律和最大熵产生原理。本文建立了离心力场对铀浓缩过程中两个同轴多孔旋转圆筒间气体混合影响的完整数学模型，这是本文新模型的一个重要应用。我们还介绍了完全不可逆的热力学性质的系统在所有的第一次，尽我们所能的知识。给出了模型系统的熵、熵流、熵产生、热力学力和动力学系数。通过扩展的吉布斯方程预测了不同贡献的内能变化之间的比率。该模型的主要重要实施是用于核能发电或核武器的铀浓缩，许多医疗应用和各种工业惊人的应用。UF 6和N2的二元气体混合物在旋转圆柱体之间的流动是新模型的第一个重要建议问题。
2018-11-27 cond-mat.stat-mech
Analysis on Irreversible Processes using the Phase-Field Variational Approach with the Entropy or Energy Functional
变分方法通常用于相场模型（PFVA）在这里被应用于分析复杂的不可逆过程，如热电（TE）效应和热驱动的质量传输（TDMT）。复杂的不可逆过程是由简单不可逆过程之间的耦合作用引起的。每个简单的不可逆过程都与熵或能量密度函数相关联。在存在多个场的复杂不可逆过程中，假设该熵或能量密度函数依赖于所有独立场变量。使用总熵泛函，TE效应和TDMT进行了分析和重要的动力学系数，如塞贝克系数和热的运输确定与简单的物理内容。利用总能量泛函，用Onsager方法分析线性不可逆过程，用PFVA方法分析非线性不可逆过程。结果表明，在能量转换过程中，Onsager关系式和PFVA定义的通量都能保证热力学热力学第一定律的满足。为了分析弹性影响下的扩散过程，PFVA也被修改为纳入弹性场的可逆演化。结果表明，通过不可逆扩散过程和弹性场的可逆演化，能量守恒。最后，PFVA推广到研究非平衡态热力学使用额外的动力学贡献的熵密度函数。该分析可推广到具有多物理场的非平衡热力学系统。因此，人们相信PFVA不仅有可能显着推进我们对不可逆过程热力学的理解，而且还使热力学成为一门学科，并使其研究真正动态。
2014-12-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A geometric bound on the efficiency of irreversible thermodynamic cycles
随机热力学彻底改变了我们对有限时间内运行的热机的理解。最近，许多研究已经考虑了热力学循环作为热力学空间（例如经典热力学中的$P-V$空间）中具有给定轮廓的热机的最佳操作，特别关注卡诺发动机。在这项工作中，我们使用热力学几何的镜头，探索整个空间的热力学循环与连续变化的浴温度在寻找最佳形状的周期在缓慢的驱动制度。我们应用经典的等周不等式推导出一个通用的几何约束的任何不可逆的热力学循环的效率，并明确构建有效的热机在有限时间内运行，几乎饱和这个边界的一个特定的模型系统。给定的界限，这些最佳的循环执行更有效地比所有其他热力学循环运行的热机在有限的时间，包括著名的周期，如卡诺，斯特林，奥托。例如，与最近的实验相比，这对应于在某些时间范围内操作的发动机的效率的数量级改进。我们的研究结果提出了新的设计原则，为未来的介观热机和成熟的实验研究。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Non-quasistatic response coefficients and dissipated availability for macroscopic thermodynamic systems
本研究推导了非准静态响应系数与Onsager动力学系数结合的公式，并用其表述热力学长度与耗散可用性，为宏观热力学系统的非平衡控制提供指导原则。
2023-09-14 cond-mat.stat-mech
Toward a new foundation of statistical thermodynamics
本文提出了一种新的方法，在统计力学中引入时间不可逆性。它是基于一个过渡函数定义的路径积分和验证的时间不可逆方程。我们首先说明动态过程如何进入对平衡态的描述。为了做到这一点，特征时间与闭合路径相关联。对于处于平衡态的大孤立系或与恒温器接触的系统，我们的结果与Gibbs系综方法所得结果一致。对于布朗运动的微观方法中使用的模型，不需要新的基本假设来预测从量子态到表现出时间不可逆行为的经典态的转变。这个演示足以表明，非常公认的近似可以导致一大类系统的时间不可逆行为。强调了我们的工作与系统+水库方法之间的差异。在这里，平衡态和不可逆过程是在同一基础上描述的，代表了统计物理学中时间不可逆性问题的一个进展。过渡函数也用于描述一个没有热力学的小系统。通过在转移函数中加入第二个表征反向运动的转移函数，我们可以描述时间可逆系统。在一个简单的情况下，我们用一个复变函数来代替两个实值过渡函数，验证了一个薛定谔方程。由此我们看到如何打破这个方程的时间可逆性，以及如何从非常基本的观点研究量子力学-热力学之间的联系。
2015-02-27 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Irreversibility from high-dimensional Hamiltonian Chaos
本文讨论了含时参数的高维哈密顿系统的热力学不可逆性。从李雅普诺夫分析出发，定义了一个新的物理量--不可逆信息损失，用以表征热力学不可逆性。证明了这个新量满足与热力学第二定律有关的一个不等式。基于这类系统具有混合性质和热力学极限下的大偏差性质的假设，合理地论证了不可逆信息损失的最可几值等于统计力学中玻尔兹曼熵的变化，且总是一个非负值.我们的论点的一致性是由数值实验的帮助下，我们称之为过量信息损失的定义。
1999-11-12 cond-mat.stat-mech
Irreversible work and inner friction in quantum thermodynamic processes
我们讨论了封闭量子系统的热力学驱动平衡的变化，在一个控制参数，并经历一个单一的过程。我们比较了实际上做的工作的系统，将沿着理想的绝热和等温变换进行。与后者的比较导致不可逆功的引入，而与前者的比较导致内摩擦的引入。我们表明，这两个量可以同等对待，因为两者都可以与热化过程中的热交换，都可以表示为相对熵。此外，我们表明，一个特定的涨落关系的熵产生与内摩擦存在，这使得内摩擦可以写在其累积量。
2014-07-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Carnot efficiency is reachable in an irreversible process
在热力学中，有一个传统的信念，即“卡诺效率只有在过程可逆时才能达到。“然而，没有定理证明卡诺效率在不可逆过程中是不可达到的。在这里，我们表明，卡诺效率是通过调查的Feynman-Smoluchowski棘轮（FSR）在一个不可逆的过程中达到。我们还表明，它是可能的，以提高效率，通过增加的不可逆性。我们的结果开辟了一个新的可能性，设计一个高效的热机在一个高度不可逆的过程，也回答了长期存在的问题，是否FSR可以运行的卡诺效率。
2017-05-29 cond-mat.stat-mech
Graph theoretic analysis of three-terminal quantum dot thermocouples: Onsager relations and spin-thermoelectric effects
提出由两个强耦合量子点组成的三端量子热电偶模型，利用微观Hamiltonian和Lindblad主方程映射量子跃迁网络，通过代数图论恢复不可逆热力学定律，揭示Onsager互易性等关系源于网络内循环流轨迹性质。
2024-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Circuits: Association of thermoelectric converters in stationary non-equilibrium
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS/IN2P3, IJCLab（法国国家科学研究中心/法国核能与替代能源研究所，IJCLab）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS, LIED（法国国家科学研究中心，LIED）
该研究拓展热力学器件电路理论，推导定态非平衡态下热电转换器网络的非平衡电导矩阵，分析串并联组合的电流-力特性及界面约束、回路电流等问题。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Irreversible thermodynamics of creep in crystalline solids
我们开发了一个不可逆的热力学框架，用于描述晶体中的蠕变变形的机制，涉及空位扩散和晶格位置的产生和湮灭。进行蠕变变形的材料被视为一个非流体静力学应力的多组分固体介质与非保守的晶格位点和不均匀性处理采用梯度热力学。相场描述了蠕变过程中材料中空位源和空位汇的重新分布。我们推导出熵产生率的一般表达式，并使用它来识别相关的通量和驱动力，并考虑到材料的对称性，制定它们之间的唯象关系。作为一个简单的应用，我们分析了一维模型的双晶体中，晶界作为一个汇和源的空缺。该模型的动力学方程描述了一个蠕变变形过程，伴随着晶界迁移和相对刚性的晶粒平移。他们还证明了晶界迁移引起的空位浓度梯度跨越边界的效果。
2013-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
First-Principles Thermodynamic Theory of Seebeck Coefficients
通过塞贝克系数测量的热电效应是指这样的现象，其中施加在热电材料上的温差或梯度引起电电势差或梯度，反之亦然，使得热能和电能能够直接转换。所有现有的理解和第一性原理计算的塞贝克系数已经基于玻尔兹曼动力学输运理论。在这里，我们证明了塞贝克系数是一个定义明确的热力学量，可以确定从由温度变化引起的电子的化学势的变化，因此可以有效地计算单独的基础上的电子态密度通过第一性原理计算在不同的温度。所提出的方法被证明使用原型PbTe和SnSe热电材料。所提出的热力学方法大大简化了Seebeck系数的计算，使得使用高通量第一性原理计算来搜索高性能热电材料成为可能。
2017-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Conservation-dissipation formalism of irreversible thermodynamics
我们提出了一个保守耗散形式主义（CDF）的粗粒度描述的不可逆过程。这种形式主义是基于非平衡态热力学的稳定性准则。该判据保证了非平衡态在较长时间内趋于平衡。作为一种系统的方法，CDF为选择非平衡态变量和确定其演化方程提供了一种可行的方法。在CDF中导出的方程具有统一的优美形式。他们是全球双曲，允许一个方便的定义弱解，并服从现有的数值。更重要的是，CDF是一个真正的非线性形式主义，适用于远离平衡的系统。用这种形式主义，我们制定了新的热力学理论的热传导在刚体和非等温可压缩麦克斯韦流体流动作为两个典型的例子。在这些例子中，非平衡变量恰好是热通量或应力张量的共轭变量。新的理论推广了卡塔内奥定律或麦克斯韦定律的正规化和非线性的方式。
2014-07-21 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Time-Reversible Thermodynamic Irreversibility : One-Dimensional Heat-Conducting Oscillators and Two-Dimensional Newtonian Shockwaves
我们分析了两种不可逆模拟类型的时间可逆力学。第一种是暴露于具有坐标$q$、动量$p$和恒温器控制变量$ζ$的三维相空间中的温度梯度的耗散一维导热振荡器。第二种类型模拟了保守的二维$N$ -具有$4N$相变量$\{q,p\}$的经历冲击压缩的体液。尽管三个振子方程和所有的$4N$ manybody运动方程的时间可逆性，这两种类型的模拟是不可逆的，遵守热力学第二定律。但原因不同。不可逆振子寻找一个有吸引力的耗散极限环。同样不可逆的，但完全保守的，牛顿冲击波最终产生一个可逆的近平衡的稀疏风扇对。这两种类型的问题说明有趣的功能的李雅普诺夫不稳定性。
2022-10-12 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Thermodynamics of the mesoscopic thermoelectric heat engine beyond the linear-response regime
介观热电热机作为一种能够高效利用传统热机无法利用的废热的装置而备受期待。然而，该发动机中热流的推导似乎要么不通用，要么描述得过于简单，甚至在某些情况下是不合适的。在本文中，我们给出了一个明确的推导出的热流的发动机与适当的假设超出了线性响应制度。它解决了在线性响应区域中热流定义的混乱。在验证了我们可以构造与循环热机相同的形式之后，我们发现了Landauer-Büttiker形式中的两个有趣的结果：介观热电热机的效率达到卡诺效率当且仅当传输概率在特定能量处是有限的，否则为零;传输概率的么正性保证了热力学第二定律，从而使Benenti等人的理论失效。的论点，在线性响应制度，人们可以获得有限的权力与卡诺效率下的时间反演对称性破缺。这些结果说明了量子力学如何约束热力学。
2015-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Relativistic kinetic theory: toward the microscopic substantiation of zeroth law of thermodynamics
本文导出了全同经典粒子通过标量场相互作用系统的精确封闭相对论动力学方程。建立了相对论经典相互作用粒子系统不可逆平衡过程的微观决定性机制。关键词：不可逆平衡过程;经典相对论动力学;延迟相互作用。
2021-06-24 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
A Variational Principle for Extended Irreversible Thermodynamics: Heat Conducting Viscous Fluids
本文通过引入将热力学通量视为独立变量的非平衡 Lagrangian 作用量原理，为热传导粘性流体发展了扩展不可逆热力学的变分框架，自然导出 Cattaneo-Christov 模型，并促进了热力学一致的数值方法开发。
2025-09-17 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Experimental investigation of coherence contributions to a nonequilibrium thermodynamic process in a driven quantum system
该研究在NMR量子处理器中实验探索了驱动量子系统的非平衡热力学过程，揭示了相干性生成对不可逆熵产生的贡献，并验证了不可逆熵产生具有下界的广义克劳修斯不等式。
2024-11-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Irreversible entropy production, from quantum to classical
熵产生是任何有限时间热力学过程中的一个关键量。它与热力学的基本热力学定律密切相关，体现了一种将热力学考虑一直扩展到非平衡过程的工具。它也经常被用来试图提供逻辑和热力学不可逆性的定量表征，源于物理，化学和生物学过程。尽管它的基本特征，一个统一的理论熵生产有效的一般过程，经典和量子，尚未制定。围绕着随机热力学、开放量子系统和量子信息理论的框架的发展导致了这种努力的实质性进展。这最终导致了新一代实验的解锁，这些实验能够解决随机热力学过程以及熵产生对它们的影响。本文旨在提供一个纲要，目前的框架，描述，评估和操纵熵生产。我们提出了两个正式的方面，其制定和潜在的量子性质的一个给定的过程中产生的影响，包括最近的实验的详细调查。
2022-02-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Reversible Reciprocal Relation of Thermoelectricity
第一开尔文关系式指出珀耳帖系数应该等于温度和塞贝克系数的乘积，这是热电学中的基本原理。它被认为是Onsager互反关系（ORR）的一个重要应用和直接的实验验证，是不可逆热力学的基石。然而，一些关键问题仍然存在：为什么Kelvin的证明，省略了所有的不可逆性在热电输运过程中可以得到正确的结果，如何正确地选择广义力通量对导出的第一个Kelvin关系ORR，以及第一个Kelvin关系是否受到限制的线性输运制度的要求。本文的工作就是基于热力学基本原理来回答这些问题。由于热电效应是可逆的，我们可以重新定义的塞贝克和珀尔帖系数的数量在可逆过程中没有涉及的时间导数，这被重新命名为“可逆塞贝克和珀尔帖系数”。它们之间的关系（称为“可逆的热电互逆关系”）是从麦克斯韦关系导出的，当采用局部平衡假设（LEA）时，麦克斯韦关系可以简化为传统的开尔文关系。在这个意义上，第一开尔文关系的有效性是由可逆热力学原理和LEA保证的，而不需要线性输运过程。此外，从ORR获得第一开尔文关系的广义力-通量对在数学上和数学上都是正确的，只有当它们对应于麦克斯韦关系可以产生可逆互逆关系的共轭变量对时。本理论框架可以进一步扩展到其他耦合现象。
2020-09-15 cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Global linear-irreversible principle for optimization in finite-time thermodynamics
有激烈的努力，以了解热机器的有限时间模型的通用属性-在最佳性能-如效率在最大功率，性能系数在最大冷却功率，和其他这样的标准。在这封信中，一个{ \it全球}原则与线性不可逆热力学一致，提出了整个循环-不考虑细节的不可逆性在个别步骤的循环。这有助于将循环的总持续时间表示为$τ\propto {\bar{Q}^2}/{Δ_{\rm tot} S}$，其中$\bar{Q}$模拟循环期间通过机器传递的有效热量，而$Δ_{\rm tot} S$是产生的总熵。通过在由储层交换的热量上以简单代数平均值（诸如算术和几何平均值）的形式采用$\bar{Q}$，本方法能够预测最佳性能下的品质因数的各种标准表达式，以及它们所遵循的界限。它简化了优化过程的一个参数的优化，并提供了一个新的角度在最佳性能的普遍性问题，在油藏温度的差异很小。作为一个例子，我们比较了一个部分优化的四步内可逆循环与本方法的性能。
2018-04-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium Thermodynamics and Lifetime of Physical Systems
为了描述系统的非平衡态，我们引入了一个新的热力学参数--系统寿命。统计分布，可以得到的介观描述表征的行为的系统，通过指定的随机过程被写下来。得到了非平衡熵、温度和熵产生的表达式，在小通量下，与在扩展不可逆热力学框架内导出的表达式一致。得到了推广的不可逆热力学Maxwell-Cattaneo关系式的表达式，以及它们在传质和化学反应中的类似关系式。
2004-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Fluctuation theorem for irreversible entropy production in electrical conduction
线性不可逆热力学预测熵产生率可以变为负值。我们证明了这种预测下的交流驱动的导电性是很好地描述了德鲁德-索末菲模型的金属。然后，我们表明，这些负率是完全兼容的随机热力学，即熵产生满足涨落定理。分析的结论是观察到的随机熵产生所定义的Shannon信息的忽略或忽略不同意的唯象方法。
2022-01-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Thermodynamics and Geometry of Reversible and Irreversible Markov Processes
具有微观可逆性的主方程（$q_{ij}\neq 0$ iff $q_{ji}\neq 0$）有一个由两个态函数$S$（熵）和$F$（自由能）表示的{ \em热力学超结构}：最近发现，熵产生率$e_p=-dF/dt+Q_{hk}$与$-dF/dt=f_d, Q_{hk} \ge 0$都有关系。自由能耗散$f_d\ge 0$反映了自发自组织中的不可逆性;持家热$Q_{hk}\ge 0$反映了开放系统中偏离平衡态的时间对称性破缺。在黎曼几何空间中，当$Q_{hk}=0$，主方程是测地线流;在这里，我们证明了$e_p$分解是正交的：$e_p$，$f_d$，$Q_{hk}$形成一个勾股三元组。梯度流意味着{ \em最大耗散原理}在Onsager状态之外。$Q_{hk}$的存在使得梯度流不再普遍成立。随机物理热力学需要一个新的几何视角。
2011-08-31 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
