Extração de ergotropia: energia livre vinculada e aplicação em motores de ciclo aberto

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Tanmoy Biswas¹, Marcin Lobejko¹, Pawel Mazurek¹, Konrad Jalowiecki², e Michał Horodecki¹

¹Centro Internacional de Teoria das Tecnologias Quânticas, Universidade de Gdansk, Wita Stwosza 63, 80-308 Gdansk, Polônia
²Instituto de Informática Teórica e Aplicada, Academia Polonesa de Ciências, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Polônia

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Sumário

A segunda lei da termodinâmica usa a mudança na energia livre dos sistemas macroscópicos para estabelecer um limite no trabalho realizado. A ergotropia desempenha um papel semelhante em cenários microscópicos e é definida como a quantidade máxima de energia que pode ser extraída de um sistema por uma operação unitária. Nesta análise, quantificamos o quanto de ergotropia pode ser induzida em um sistema como resultado da interação do sistema com um banho térmico, com a perspectiva de utilizá-lo como fonte de trabalho realizado por máquinas microscópicas. Fornecemos o limite fundamental da quantidade de ergotropia que pode ser extraída do ambiente dessa maneira. O limite é expresso em termos da diferença de energia livre de não equilíbrio e pode ser saturado no limite de dimensão infinita do Hamiltoniano do sistema. O processo de extração da ergotropia que leva a essa saturação é analisado numericamente para sistemas de dimensão finita. Além disso, aplicamos a ideia de extração de ergotropia do ambiente em um projeto de uma nova classe de motores térmicos de curso, que denominamos motores de ciclo aberto. A eficiência e a produção de trabalho dessas máquinas podem ser totalmente otimizadas para sistemas de dimensões 2 e 3, e a análise numérica é fornecida para dimensões superiores.

► dados BibTeX

@article{Biswas2022extractionof, doi = {10.22331/q-2022-10-17-841}, URL = {https://doi.org/10.22331/q-2022-10-17-841}, title = {Extração de ergotropia: limite de energia livre e aplicação em motores de ciclo aberto}, author = {Biswas, Tanmoy e {L{}}obejko, Marcin e Mazurek, Pawe{l{}} e Ja{l{}}owiecki, Konrad e Horodecki, Micha{l{}}}, diário = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, publisher = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {6}, páginas = {841}, mês = outubro, ano = {2022} }

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Citado por

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