Stochastic thermodynamics of collisional thermal machines and phase transition (2023)
- Authors:
- Autor USP: NOA, CARLOS ERNESTO FERNÁNDEZ - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FGE
- DOI: 10.11606/T.43.2023.tde-06102023-143943
- Subjects: TERMODINÂMICA; ENTROPIA; MÁQUINAS TÉRMICAS; MUDANÇA DE FASE
- Keywords: ENTROPY PRODUCTION; THERMAL MACHINES; EFFICIENCY; PHASE TRANSITIONS; PRODUÇÃO DE ENTROPIA; MÁQUINAS TÉRMICAS; EFICIÊNCIA; TRANSIÇÕES DE FASE
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Nos últimos anos, a termodinâmica de não equilíbrio, aqui referida como termodinâmica estocástica, tornou-se uma das principais áreas da mecânica estatística moderna e apresenta diversas aplicações, como seu estudo em transições de fase, sistemas biológicos, reações químicas, sistemas de engenharia e outros. No contexto de sistemas pequenos (escala nanométrica) a termodinâmica estocástica foi desenvolvida e descreve as transformações de energia por meio da abordagem dos processos markovianos. Devido sua generalidade, ela tornou-se uma ferramenta extremamente relevante na área da física estatística moderna. Em todos os casos, a produção de entropia é uma quantidade que desempenha um papel central, discernindo não apenas a ocorrência ou não de determinado processo, mas também como/se a energia dispendida/gerada pode ser convertida em trabalho útil e vice-versa. Esta tese de doutorado visa o estudo dos temas acima no âmbito da termodinâmica estocástica. Na primeira parte, apresentamos uma estratégia para otimizar o desempenho de motores brownianos, baseada em uma abordagem denominada por nós de colisional. Expressões gerais (e exatas) para propriedades termodinâmicas e seus valores otimizados são obtidos, independentemente da força, tempo de duração entre o sistema e o reservatório, temperaturas dos reservatórios e protocolo a ser maximizado.Diferentes rotas para a otimização do motor, incluindo maximizações de potência de saída e eficiência com relação à assimetria, força e ambas foram investigadas. Também estudamos a ideia de ajustar/escolher convenientemente reservatórios intermediários como estratégia para otimizar o desempenho de uma máquina de um "sistema de dois estados" (quantum-dot) exposto sequencialmente, cujas grandezas termodinâmicas (incluindo potência e eficiência) podem ser obtidas exatamente independentemente do número de estágios, de onde as certas vantagens sobre o aumento do número dos estágios foram discutidos. Por fim, mostramos que a produção de entropia não apenas localiza e distingue transições de fase contínuas e de primeira ordem, mas que suas flutuações nas proximidades de transições de fase de primeira ordem são importantes e dependem da interação entre tempo de observação e tempos de tunelamento entre fases
- Imprenta:
- Data da defesa: 12.09.2023
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
-
ABNT
FERNÁNDEZ NOA, Carlos Ernesto. Stochastic thermodynamics of collisional thermal machines and phase transition. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-06102023-143943/. Acesso em: 30 abr. 2024. -
APA
Fernández Noa, C. E. (2023). Stochastic thermodynamics of collisional thermal machines and phase transition (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-06102023-143943/ -
NLM
Fernández Noa CE. Stochastic thermodynamics of collisional thermal machines and phase transition [Internet]. 2023 ;[citado 2024 abr. 30 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-06102023-143943/ -
Vancouver
Fernández Noa CE. Stochastic thermodynamics of collisional thermal machines and phase transition [Internet]. 2023 ;[citado 2024 abr. 30 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-06102023-143943/ - Estudo sobre a produção de entropia em transições de fase
- Thermodynamics and efficiency of sequentially collisional Brownian particles: the role of drivings
- Thermodynamics and efficiency of sequentially collisional Brownian particles: The role of drivings
- Current fluctuations in nonequilibrium discontinuous phase transitions
- Entropy production as a tool for characterizing nonequilibrium phase transitions
- A general description of phase transitions under entropy production trademarks
- Efficient asymmetric collisional Brownian particle engines
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Informações sobre o DOI: 10.11606/T.43.2023.tde-06102023-143943 (Fonte: oaDOI API)
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