Thermodynamic bounds and general properties of optimal efficiency and power in linear responses
本文研究了具有Onsager型“电流-力”关系的热力系统的最优火用效率和功率，该关系描述了对外界影响的线性响应。我们推导出，在简单的解析形式，最大效率和最佳效率的最大功率的热力学机器所描述的$N\times N$对称Onsager矩阵与任意$N$。品质因数表示的“耦合矩阵”，这是唯一确定的Onsager矩阵的最大特征值。在最大效率条件和最大功率最优效率条件下，得到了功率与效率之间的一些简单而一般的关系。我们展示了热力学第二定律如何约束最优效率和Onsager矩阵，并将这些约束联系在一起。最大功率定理（雅可比定律）推广到所有的热力学机器的线性响应制度。我们还讨论了具有非对称Onsager矩阵的系统（如磁场下的系统），其中在有限的输出功率下可以达到可逆的效率极限。合作效应被发现，以提高品质因数显着的系统与多重交叉相关的响应。算例表明，该理论有助于指导能源领域高性能材料和结构的研究。
2015-03-14 cond-mat.stat-mech
Exact bound of power-efficiency trade-off in finite-time thermodynamic cycles
Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
本文推导了有限时间热机中功率与效率权衡的精确界限，为评估热机性能提供了理论依据。
2025-09-17 cond-mat.stat-mech
Efficiency of cyclic devices working with non-Boltzmannian fluids: challenging the second principle of thermodynamics
根据经典玻尔兹曼热力学，循环机的效率严格低于1。这样的结果是热力学第二原理的直接结果。然而，在长程相互作用系统热力学研究方面的最新进展报告了一个相当复杂的特殊行为的动物学，这些行为偶尔与习惯接受的情景形成对比，与直觉和常识相抗衡。本文对一个理想的装置进行了热力循环的设计，该装置工作在非玻尔兹曼长程流体中，并与两个热库相接触。分析表明，该系统违反了热力学第二原理，这种现象最终涉及到存在的区域与负的动力学比热，在规范的合奏系统进行审查。我们认为，热力学第二原理的有效性可以恢复，通过重新定义的正则系综，以及热输运的傅立叶定律，从而放松卡诺定理所施加的最大效率的约束。
2011-03-27 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and efficiency of an autonomous on-chip Maxwell's demon
在1870年的一封著名的信中，麦克斯韦描述了焦耳定律是如何被“仅仅是一个引导剂的智能行为”所破坏的，后来开尔文勋爵将其称为麦克斯韦的恶魔。在这封信中，我们研究热力学的信息使用实验可行的麦克斯韦的恶魔设置基于一个单电子晶体管电容耦合到一个单一的电子盒，在那里系统和恶魔可以清楚地识别。这种设计的片上Demon测量并执行系统反馈，可以观察到冷却，其效率可以调整。我们提出了一个详细的分析系统和恶魔，包括热力学第二定律的裸和粗粒度的熵产生和信息流，以及信息生产和利用的效率。我们的研究结果表明，信息热力学可以用来提高现代纳米器件的功能。
2015-12-26 cond-mat.stat-mech
Transient Thermodynamic Efficiency of Adaptive Inference in Continuously Nonstationary Environments
Indian Institute of Technology Goa（果阿印度理工学院）
研究探讨了适应性推断在非平稳环境中的暂态热力学效率，通过建立最小随机模型分析熵产生、互信息率和学习效率，发现快速环境变化时学习效率出现峰值，揭示了最大热力学学习性能出现在暂态而非稳态。
2026-03-17 cond-mat.stat-mech
Universal Lower and Upper Bounds of Efficiency of Heat Engines from Thermodynamic Uncertainty Relation
本研究基于热力学不确定关系推导热机效率的普适上下界，明确其表征方式与充要条件，为有限速率热机的效率评估与运行提供原理性指导。
2023-05-02 cond-mat.stat-mech
General formalism for calculating the thermal efficiency of thermodynamic cycles defined in a $p-V$ diagram
本文提出了一种计算压力-容积（$p-V$）图中任意热力循环热效率的通用方法。为了证明我们的方法是多么有效，我们计算了理想气体发动机的热效率为几个非平凡的循环中的$p-V$图，包括圆形，心形，摆线的Ceva，和星形曲线。我们确定沿循环的段，其中热量从热机吸收或释放。我们的方法可以应用于任何气体模型，作为一个例子，我们提出的范德华气体的结果。
2022-01-10 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic efficiency of communication channels
Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales（布宜诺斯艾利斯大学，精确与自然科学学院）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Aix Marseille Université（艾克斯-马赛大学）
本文识别了一类受物理约束的通信信道，证明每次使用的熵产生下界为互信息，并定义热力学效率；发现最大化效率需偏向性输入，通过音叉分岔破坏对称性，细胞传感模型亦如此。
2026-09-23 cond-mat.stat-mech
Power-efficiency-dissipation relations in linear thermodynamics
我们从线性不可逆热力学中推导出最大功率、最大效率和最小耗散之间的一般关系。在昂萨格矩阵的特殊对称性的存在下，关系进一步简化，该对称性可以从细致平衡导出。结果示出了一个周期性驱动的系统和三端设备受到外部磁场。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Bounds on Efficiency for Systems with Broken Time-reversal Symmetry
我们发现，对于打破时间反演对称性的系统的最大效率和效率在最大功率都是由两个参数：一个“品质因数”和一个不对称参数。与时间对称的情况相反，品质因数是有界的;然而，卡诺效率可以在品质因数的值越来越低的情况下达到，并且随着不对称参数的增加而远离所谓的强耦合条件。此外，在线性响应内可以克服最大功率下的效率的Curzon-Ahlborn极限。最后，总是在线性响应内，允许同时具有卡诺效率和非零功率。
2011-11-20 cond-mat.stat-mech
Efficiency of a thermodynamic motor at maximum power
最近的一些理论解决了宏观热力学马达在最大功率下的效率问题，并对所谓的“Curzon-Ahlborn（CA）效率”提出了质疑。考虑到n源电机中的熵交换和产生，我们研究了其功率的最大化，并表明争议部分是由于最大化变量中的一些不精确性。当功率相对于系统温度最大化时，这些温度与对应的源温度的平方根成比例，这导致双热电机的CA公式。另一方面，当功率相对于过渡持续时间最大化时，双热电机的卡诺效率允许CA效率作为下限，如果绝热过渡的持续时间可以忽略，则可以达到该下限。此外，我们计算能量效率，或“可持续效率”，这可以定义为n个源，我们表明，它没有其他普遍的上限比1，但在某些情况下，有利于电力生产，它不超过1/2。
2011-12-06 cond-mat.stat-mech
Applications of Nambu Non-equilibrium Thermodynamics to Specific Phenomena
Ibaraki University（茨城大学）；The Open University of Japan（日本开放大学）；Ochanomizu University（御茶水女子大学）
将Nambu非平衡热力学应用于BZ反应、Hindmarsh-Rose神经元模型及Lorenz和Chen混沌系统，通过可逆Nambu部分与不可逆熵梯度部分的分解，统一描述了振荡、尖峰和混沌行为。
2026-06-17 cond-mat.stat-mech hep-th
Unattainability of Carnot efficiency in thermal motors: Coarse-graining and entropy production of Feynman-Smoluchowski ratchet
我们重新审视和分析的热力学效率的费曼-Smoluchowski（FS）棘轮，一个经典的思想实验描述了一个自主的热功转换器。从FS棘轮的完整动力学出发，推导出粗粒化导致的隐藏耗散的确切形式，我们重申了其热力学效率的历史争议。隐熵产生的存在意味着应用于粗粒度描述的随机热力学的标准框架未能捕获系统的耗散特征。针对这一问题，我们探索了一个扩展的随机热力学框架，从粗粒度动力学中重建隐藏的熵产生。该方法作为一个关键的例子，我们如何能够系统地解决问题的热力学效率在多变量波动的非平衡系统。
2018-04-08 cond-mat.stat-mech
Efficiency bounds for bipartite information-driven thermodynamic systems
本文利用 Cauchy–Schwarz 不等式推导子系统熵产生率下界，并给出双子系统效率上下界，且通过双量子点模型验证其有效性。
2024-07-03 cond-mat.stat-mech
Brownian duet: A novel tale of thermodynamic efficiency
我们分析计算了由两个时间周期力驱动的等温布朗发动机的随机热力学性质，包括其Onsager系数，每个力的随机功，以及相应的随机熵产生。我们验证了不同的操作制度，最大功率，最大效率和最小耗散之间的关系，并重现随机效率的签名功能。所有这些结果都是在胶体系统上进行的实验测试，没有可调参数。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermodynamic efficiency of interactions in self-organizing systems
在具有局部相互作用组件的复杂系统中，全局秩序的出现在临界状态下最为显著，在临界状态下，控制参数的微小变化会导致突然的全局重组。我们引入了一种自组织系统中相互作用的热力学效率的度量，它量化了在系统上进行（或从系统中提取）的每单位工作的系统顺序的变化。我们解析推导出的情况下的准静态变化的控制参数的完全可解的居里-外斯（全连接）伊辛模型的相互作用的热力学效率，并证明了这个量发散在临界点的二阶相变。这种分歧示出在两个控制参数，外部场和耦合强度的准静态扰动。我们的分析形式化的热力学效率在物理，生物和社会领域的各种自组织动力学的直观理解。
2020-10-01 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Engine efficiency at maximum power, entropy production and equilibrium thermodynamics
卡诺热机为实际热机的效率设定了上限。一个任意的不可逆发动机有时被认为与Curzon-Ahlborn发动机的性能非常接近。后者的效率通常是通过在非均衡框架下调用最大功率原理来获得的。我们在这里概述了两个合理的路线内的经典热力学领域达到相同的表达式。对现有实际发动机性能的进一步研究表明，一个更简单的近似公式在效率的界限方面工作得更好。在实际的源和汇之间放置一个中间温度的水库会导致一些有趣的额外观察。
2016-06-16 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermodynamic length, geometric efficiency and Legendre invariance
热力学长度是平衡热力学状态之间的度量距离，其渐近地限制由热力学系统的有限时间变换引起的耗散。利用热力学长度，我们首先计算了几何热力学中有无勒让德不变性时理想气体与真实气体的偏离。特别是，我们调查理想和真实气体的Ruppeiner和geometrothermodynamic形式主义。之后，我们制定了一个策略，热力学长度与热力学系统的效率在上述框架中的工作假设，从理想的小偏差。在这方面，我们提出了一个几何效率的定义建立在类似的量子热力学系统。我们的结果表明，这种效率是更高的几何热力学流体。此外，我们强调这种效率可以作为一种新的几何方法来区分理想和非理想的热行为。通过这种方式，量化各种真实气体与理想气体的偏差可能是有用的。最后，我们讨论了相应的应用程序，我们的配方经典热力学系统，注意到我们的研究结果可以帮助几何把握的性质不同度量化的流形上的平衡热状态。
2022-01-26 cond-mat.stat-mech gr-qc math-ph
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
Finite-Time Thermodynamics Perspective into Nuclear Power Plant Heat Cycle
本文运用有限时间热力学分析核电站 Brayton 与 Rankine 循环，推导 Curzon-Ahlborn 效率并揭示功率、效率与潜热之间的关系。
2025-09-30 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and energy conversion of near-field thermal radiation: maximum work and efficiency bounds
我们分析了近场热辐射转化为可用功的过程，通过考虑两个平面源之间的辐射支持表面声子极化激元。考虑到模的谱通量主要由这些表面模决定，得到了从辐射中可以提取的最大功通量。热力学效率进行了讨论，并得到了第一定律效率的上限为这个过程。
2015-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Stoke's efficiency of temporally rocked ratchets
本文研究了具有时间和空间不对称性的往复摆动棘轮的广义效率。在确定性情形下，我们得到了广义效率的解析表达式。广义效率的顺序为50%，通过微调的参数范围。这与热力学效率的情况不同，在热力学效率的情况下，我们可以很容易地获得高达90%的效率提高。所观察到的较高的广义效率值归因于反向电流的抑制。我们还简要地讨论了热力学效率、精馏效率或广义效率与斯托克效率的区别。温度被发现优化的广义效率在很宽的参数空间范围内不同于在热力学效率的情况下。
2006-04-05 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
Thermodynamic Constraints in Dynamic Random-Access Memory Cells: Experimental Verification of Energy Efficiency Limits in Information Erasure
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础研究所）
研究通过硅DRAM单元单电子电容充电测量，发现信息擦除效率随擦除误差概率降低而下降，揭示了热力学约束阻止DRAM达到兰道尔极限的原因，为信息热力学研究开辟新方向。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermodynamic cost and benefit of memory
这封信揭示了信息处理的热力学效率和预测推理之间的紧密联系。一个广义的下限耗散推导出部分可观测的信息引擎，允许使用温度差。它表明，保留不相关的信息限制效率。数据表示策略是从优化信息处理的基本物理限制中得出的：最小化耗散的下限导致最大限度地保留相关预测信息的数据压缩方法。从这个意义上说，预测推理是最不妨碍能源效率的策略。
2019-10-03 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic efficiency of learning a rule in neural networks
生物系统必须从它们的感官数据中建立模型，使它们能够有效地处理以前看不见的输入。在这里，我们研究一个神经网络学习线性可分规则使用教师提供的例子。我们分析了网络将规则应用于新输入的能力，即从过去的经验中概括。使用随机热力学，我们表明，学习过程的热力学成本提供了一个上限的信息量，网络能够从它的老师学习批量和在线学习。这使我们能够引入学习的热力学效率。我们分析计算的动力学和效率的噪声神经网络进行在线学习的热力学限制。特别是，我们分析了三种流行的学习算法，即Hebbian，Perceptron和AdaTron学习。我们的工作扩展了随机热力学的方法，一种新的学习问题，并可能形成一个合适的基础上调查决策的热力学。
2017-06-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Finite-time thermodynamic process of a two-level quantum heat engine
本文考虑一个二能级量子热机模型，研究了有限时间运行下不同条件下热力学量的显式解析表达式。在该发动机中，工作物质由浸没在磁场中的自旋半粒子组成。有限时间热力学过程由两个量子绝热过程和两个量子等温过程组成。该过程在具有相反温度$β_{1}$和$β_{2}$（$<β_{1}$）的两个热源之间工作。在这个过程中，我们得到的功，热，功率和效率在最大功率输出的模型。最大功率效率的结果与卡诺效率的一阶普适值一致。
2022-07-02 cond-mat.stat-mech
The thermodynamic freedom of a thermodynamic computer
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究针对特定任务的热力学计算机，用Wasserstein速度极限分析其热力学效率，发现不同推理协议可使其在精度无损失时达效率极限40%或快速推理，证明其热力学运行有较大自由度。
2026-09-18 cond-mat.stat-mech cs.NE
Enhanced thermodynamic efficiency in time asymmetric ratchets
在绝热极限下，研究了锯齿势中存在时间非对称强迫时过阻尼布朗粒子的能量效率。在文献中对同一问题的早期工作中所犯的一个错误被纠正。我们发现，不对称的潜在的时间不对称的强迫导致更高的效率没有微调的参数。其根源可追溯到反向电流的抑制。我们还提出了一个连续和不连续的棘轮力对这些可测量的量的作用之间的比较研究。我们发现，热涨落可以优化能量转换，但参数的范围是非常小的。该棘轮模型还显示了即使在绝热状态下参数调整时的电流反转。电流的性质，熵产生和输入能量之间的可能的关系也被处理。
2005-02-09 cond-mat.stat-mech
Quantum effects improve the energy efficiency of feedback control
热力学定律同样适用于量子系统和经典系统，正因为如此，量子效应不会改变等温制冷机或发动机的基本热力学效率。我们表明，尽管这一事实，量子力学允许测量为基础的反馈控制协议，比他们的经典同行更有效。作为我们的分析的一部分，我们进行了详细的会计的热力学的一元反馈控制，并阐明了低效率的测量为基础的和连贯的反馈的来源。
2014-04-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation for feedback cooling
本文通过建立反馈冷却的热力学不确定性关系，揭示了在有限时间内实现理想冷却效率与熵减少率之间的权衡，并展示了通过卡尔曼滤波实现的可行性。
2025-11-29 cond-mat.stat-mech
The underdamped Brownian duet and stochastic linear irreversible thermodynamics
在我们早期工作的基础上（Proesmans et.例如，物理学~修订版~ X \textbf{6}（2016），041010），我们引入欠阻尼布朗二重奏作为耗散系统或工作到工作引擎的原型模型。随机热力学理论的几个最新进展与明确的分析计算和相应的朗之万模拟说明。特别是，我们讨论了Onsager-Casimir对称性，功率，效率和耗散之间的权衡关系，以及随机效率。
2017-04-07 cond-mat.stat-mech
Extracting chemical energy by growing disorder: Efficiency at maximum power
我们认为从环境中提取化学能的效率由两个组成单元的共聚物的增长在熵驱动的制度。我们表明，与信息处理方面的热力学非线性是负责分支的系统属性，如功率，增长速度，熵产生，和效率，具有不同的亲和力。标准的线性热力学参数预测在最大功率时的效率为1/2是不合适的，因为最大功率的状态位于线性状态之外或位于单独的分叉分支上，并且因为通常的热力学力不是这种优化的自然变量。
2009-07-15 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and efficiency of sequentially collisional Brownian particles: The role of drivings
布朗粒子顺序放置在不同的热储层接触，并受到外部驱动力是有前途的候选人，为建设可靠的热机。在这方面的贡献，我们解决的作用，提高机器性能的驱动力。对于一般的驱动方案，得到了功率输出和效率等热力学量的解析表达式。选择合适的驱动方案，可显著提高功率输出和效率，并扩展工作范围。功率和效率的最大化，无论是相对于力的强度，驱动方案或两者都已被考虑和例示为两种驱动：一个通用的幂律和一个周期性的驱动。
2022-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics in many-particle systems
我们研究了一个耦合振子微观模型的热力学性质，该模型表现出从非同步到同步的动态相变。我们考虑两种不同的配置的热力学力施加在振荡器上，一个类似的宏观电网，和一个类似的自主分子马达。我们的特征的输入和输出功率，以及在最大功率的效率，这些数量附近的临界耦合强度提供解析表达式。我们讨论的淬火无序的热力学力分布的作用，并表明，这样的无序可能会导致在最大功率的效率的提高。
2015-09-22 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics and the Ericsson nano engine -- Efficiency from equilibrium results
本研究针对以耦合热库的磁场中带电量子振子为工质的Ericsson纳米引擎循环，借助量子朗之万方程与稳态热力学函数数值计算准静态效率，发现耦合强度可调控效率至最大值，并分析了效率与工作磁场对的关联。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Efficiency in Dissipative Chemistry
封闭系统中的化学过程很难控制，因为它们总是松弛到平衡状态。生命系统避免了这种命运，并通过在非平衡条件下运行而产生更丰富多样的现象。最近的耗散自组装实验也表明，通过打开反应容器并控制某些浓度，人工合成和能量储存的机会海洋出现了。为了驾驭它，必须为这些开放的化学系统建立能量、功和耗散的热力学概念。在这里，我们这样做的基础上，在非平衡统计物理学的最新理论进展。作为一个核心成果，我们展示了如何量化这些化学操作的效率，并为任何耗散化学过程的性能分析奠定了基础。
2019-02-28 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermodynamic efficiency of self-organisation in nonequilibrium steady states
The University of Sydney（悉尼大学）
研究非平衡自组织系统将消耗能量转化为宏观秩序的效率，用信息论量估算微扰熵减与广义功关系，扩展框架并应用于两个模型，发现非平衡系统热力学效率在相变时最大，且与平衡态情况有差异。
2026-07-07 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Energy Conversion, Fluctuation Suppression, and Information Transfer in the Thermodynamic Performance of Kinesin
The University of Osaka（大阪大学）
研究驱动蛋白热力学性能，通过构建两态模型，推导并比较多种效率的解析表达式与模拟结果，发现其效率低，说明仅热力学效率不能完全表征驱动蛋白性能，需进一步研究互补动力学观点。
2026-07-22 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Maximum Efficiency of Heat Engines Based on a Small System: Carnot Cycle at the Nanoscale
基于小系统研究了卡诺循环热机的最大效率。结果表明，由于系统的有限性，当工质与热浴接触时，可能出现不可逆性。因此，有一个工作物质依赖于通常的卡诺效率的修正，这是有效的，只有当工作物质是在热力学极限。本文用相对熵导出了卡诺循环热机最大效率的一般而简单的表达式。当工作物质的尺寸增加到热力学极限时，该最大效率渐近地接近通常的卡诺效率。我们的研究扩展了卡诺的结果，任意大小的工作物质的情况下，并展示了小系统中的热力学的微妙之处。
2014-02-04 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
Near-field thermodynamics: Useful work, efficiency, and energy harvesting
我们表明，可以从两个平面源之间的近场制度的热辐射发射的最大工作是远远大于相应的黑体限制。这个数量以及上限的效率的过程中计算的热力学在近场制度的制定。当热源和环境的温度差是小的，相关的能量收集的情况下，进行了详细的研究。我们还表明，热辐射能量转换可以更有效地在近场制度。这些结果为能量转换器的设计开辟了新的可能性，这些能量转换器可用于从纳米级的中等温度源中获取能量。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
An Information-Theoretic Bound on Thermodynamic Efficiency and the Generalized Carnot's Theorem
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
本文推导了热机效率的更严格界限，适用于经典和量子热机，并展示了量子点与费米浴耦合的引擎可达到该界限，为实际能量收集设备提供设计原理。
2026-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
On critical dynamics and thermodynamic efficiency of urban transformations
不断增长的大都市地区的城市转型往往会产生影响社会互动、交通连通性和收入流分配的关键动态。我们开发了一个南极力学模型的城市转型，为大悉尼为例，并得出一个热力学描述突出关键政权。我们认为在两个时间尺度上的城市动态：快速动态的人口和收入的分布，通过最大熵原理建模，和较慢的动态演变的空间分布的竞争下的城市结构。我们确定了分散和多中心阶段之间的相变，通过改变社会倾向-平衡郊区吸引力的一个因素-与旅行阻抗形成对比。使用Fisher信息，我们确定临界阈值和量化的热力学成本的城市改造，作为最小的工作需要改变的基本参数。最后，我们介绍了城市改造的热力学效率的概念，在变化所需的工作量的顺序获得的比例，表明这种措施是最大化的临界。
2018-06-11 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-fin.ST
Quantum thermodynamic cycle with quantum phase transition
以Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）模型为例，构造了一个由两个等温过程和两个等磁场过程组成的热力学循环，并研究了该循环伴随量子相变（QPT）的热力学性能.我们发现，对于工作在临界温度以下的有限粒子系统，当对应于其中一个等磁过程的外磁场λ 1}达到基态能级的交叉点时，循环的效率能够接近卡诺极限，在大N极限下，该交叉点可以成为QPT的临界点.我们的分析证明，系统的能级交叉在低温极限可以导致量子热机的效率显着提高。在热力学极限的情况下，得到了解析的配分函数，研究了循环在高、低温极限下的效率。在低温下，当等温过程的磁场位于QPT临界点两侧时，循环效率最高，可以达到卡诺效率。这一观测结果表明，在低于临界温度时，LMG模型的QPT有利于热力循环的运行。
2017-08-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of accuracy in kinetic proofreading: Dissipation and efficiency trade-offs
生物信息转录过程表现出的高准确性是由于动力学校对，即，通过一种机制，通过使信息处理过程失去平衡来降低错误率。我们提供了一个一致的热力学描述酶辅助组装过程中涉及竞争底物，在主方程框架。我们引入并评估了一个基于严格非平衡不等式的有效性度量。因此，几个校对模型的性能进行了分析和相关的时间，耗散和效率与错误的权衡表现为不同的歧视制度。最后，我们介绍和分析在同一框架内，一个简单的模型，考虑到连续的酶辅助组装步骤之间的相关性。这项工作突出了活力和动力学歧视制度之间的区别在酶-底物相互作用的相关性。
2015-04-09 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Entropy Production gives rise to Upper- and Lower-Bounds to Efficiency and COP of Cycles
从热力学的角度来看，在这个以节能和可持续发展为目标的时代，我们需要开发更精确的方法来设计热电，制冷和热泵循环。卡诺效率和卡诺性能系数是循环效率和性能系数的最高上限，这是循环热力学分析的一般做法。在本报告中，通过应用热力学第二定律的不可逆过程，这导致在一般的不等式关系的熵产生，我们引入了新的上限和下限的热功率循环的效率和COP的冷却和热泵循环。由此产生的上限和下限更接近实际的效率和COP的循环。这使我们能够更精确地设计循环和选择循环工作流体。
2013-07-20 cond-mat.stat-mech
Carnot efficiency at divergent power output
热力学机器在有限功率下实现卡诺效率的广泛争论的可行性已经令人信服地被驳回。然而，普遍的智慧，效率只能是最佳的限制无限慢的过程忽略了无限快的过程的双重场景。我们证实，有效的发动机在不同的功率输出在理论上是不可能的，框架内的随机热力学理论我们的要求。我们检查的情况下，一个电子量子点耦合到三个粒子水库，以说明物理原理。
2017-07-27 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic efficiency of information and heat flow
信息处理的一个基本任务是信息传递（流动）。在这里，我们研究了一对布朗粒子耦合到一个热浴在温度$T_1$和$T_2$，分别。这种系统中的信息流是通过时移互信息来定义的。信息流在平衡时为零，其效率被定义为流量与系统中总熵产生的比率。对于稳态，信息从较高温度流向较低温度，其效率由$\frac{{\rm max}[T_1,T_2]}{|T_1-T_2|}$从上限定。这个上限是由第二定律，它量化的热力学成本的信息流在本类系统。它可以在绝热情况下达到，其中粒子具有广泛不同的特征时间。热流效率|定义为热流除以总的散热量|从上到下都受到同一因素的限制。热流和信息流之间存在互补性：对前者最有效的设置对后者最无效，{ \it反之亦然}。在某些非平稳情况下，上述效率的界限可以[暂时]克服，但效率仍然受到限制。我们还研究了文献中提出的信息处理[传递熵]的另一种度量。虽然这种措施不需要任何热力学成本，信息流和转移熵被证明是密切相关的稳态。
2009-07-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Subdiffusive rocking ratchets in viscoelastic media: transport optimization and thermodynamic efficiency in overdamped regime
本文利用非马尔可夫广义朗之万方程（GLE）方法和相应的多维马尔可夫嵌入动力学，研究了粘弹性介质中受外部零平均力周期性振荡的次扩散过阻尼布朗棘轮。粘弹性变形的介质所造成的运输粒子建模的一组辅助布朗准粒子弹性耦合到运输粒子，其特征在于由一个层次的弛豫时间服从分形标度。最慢的松弛变形，不能立即遵循移动粒子的印记长距离记忆其先前的位置，并导致亚扩散和异常运输在一个足够长的时间尺度。这种反常的行为与正常的扩散和运输相结合的初始时间尺度上的过阻尼运动。由于零平均周期驱动违反了热细致平衡，出现了空间反演对称性破缺的周期棘轮势中的异常缓慢定向输运，并利用驱动频率、振幅和温度进行了优化。这种优化的反常输运可以是低色散的，其特征在于具有大的广义Peclet数。此外，我们表明，过阻尼次扩散棘轮可以承受相当大的负载，做了有益的工作。相应的热力学效率随时间代数地衰减，因为对负载所做的有用功随着时间在传输粒子位置之后呈次线性地缩放，但是由外力泵送的能量随着时间呈线性地缩放。然而，它可以是短暂的可观的高，以及比较正常的扩散过阻尼棘轮足够长的时间和空间尺度上的效率。
2013-09-26 cond-mat.stat-mech
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
An ordered set of power-efficiency trade-offs
在本文中，我们推导出一些不等式，表达功率效率的权衡，一般适用于热力学机器在非平衡稳态运行。这些不等式之一涉及输出功率，其由热力学效率乘以因子的二次函数限定。不同的因素可以根据一个人对机器的基本动力学的知识水平来获得，它们可以取决于例如输入通量的协方差、动力学活动或非平衡电导。
2019-03-20 cond-mat.stat-mech
Why collective behaviours self-organise to criticality: A primer on information-theoretic and thermodynamic utility measures
该研究对比了解释集体行为自组织至临界态的信息驱动方法与热力学效率方法，通过Ising模型验证热力学效率在临界区达最大，并提出超效率原理阐明其内在机制。
2025-08-03 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Efficiency of inefficient endoreversible thermal machines
我们提出了一个研究的性能优化的内可逆热机的热力学力与冷浴在小热力学力的制度。这些热机既可以作为发动机，也可以作为制冷机。我们分析了如何确定的热力学通量的依赖力的最佳性能。结果的动机和说明的量子模型，三能级脉塞，并给出了明确的解析表达式的引擎效率作为系统参数的函数。
2016-04-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
