PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Reports on Progress in Physics· 2012Q1· Derleme

Stokastik termodinamik, dalgalanma teoremleri ve moleküler makineler

Stochastic thermodynamics, fluctuation theorems and molecular machines

Udo Seifert

Kısa özet

Stokastik termodinamik, iş ve ısı gibi klasik termodinamik kavramlarını, moleküler motorlar ve termoelektrik cihazlar gibi sistemlere uygulanabilen bireysel dengesiz süreçlere genişletmek için bir çerçeve sunar.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Klasik termodinamiği (iş, ısı, entropi) bireysel dengesiz yörüngelere genişletir.
  • Moleküler motorlar ve termoelektrik cihazlar gibi ısı banyolarına bağlı sistemlere uygulanır.
  • Termodinamik niceliklerin olasılık dağılımlarını sınırlayan çeşitli dalgalanma teoremlerini birleştirir.
  • Moleküler makineler için maksimum güçteki verimlilik dahil olmak üzere verimliliğin analiz edilmesi için ortak bir çerçeve sunar.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Stochastic thermodynamics as reviewed here systematically provides a framework for extending the notions of classical thermodynamics such as work, heat and entropy production to the level of individual trajectories of well-defined non-equilibrium ensembles. It applies whenever a non-equilibrium process is still coupled to one (or several) heat bath(s) of constant temperature. Paradigmatic systems are single colloidal particles in time-dependent laser traps, polymers in external flow, enzymes and molecular motors in single molecule assays, small biochemical networks and thermoelectric devices involving single electron transport. For such systems, a first-law like energy balance can be identified along fluctuating trajectories. For a basic Markovian dynamics implemented either on the continuum level with Langevin equations or on a discrete set of states as a master equation, thermodynamic consistency imposes a local-detailed balance constraint on noise and rates, respectively. Various integral and detailed fluctuation theorems, which are derived here in a unifying approach from one master theorem, constrain the probability distributions for work, heat and entropy production depending on the nature of the system and the choice of non-equilibrium conditions. For non-equilibrium steady states, particularly strong results hold like a generalized fluctuation-dissipation theorem involving entropy production. Ramifications and applications of these concepts include optimal driving between specified states in finite time, the role of measurement-based feedback processes and the relation between dissipation and irreversibility. Efficiency and, in particular, efficiency at maximum power can be discussed systematically beyond the linear response regime for two classes of molecular machines, isothermal ones such as molecular motors, and heat engines such as thermoelectric devices, using a common framework based on a cycle decomposition of entropy production.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Reports on Progress in Physics, 2012 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: İstatistiksel ve Doğrusal Olmayan Fizik

Statistical and Nonlinear PhysicsPhysics and Astronomy