論文の概要: Quantum thermochemical engines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.04132v2
• Date: Tue, 7 Nov 2023 12:33:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-08 23:17:02.291790
• Title: Quantum thermochemical engines
• Title（参考訳）: 量子熱化学エンジン
• Authors: Ugo Marzolino
• Abstract要約: 化学エネルギーの機械的作用への変換は、ナノスケールにおけるいくつかの自然現象の基本的なメカニズムである。 本稿では, 熱源と熱源を異なる化学ポテンシャルで交換することで, 化学作用を機械的作業に変換するエンジンに焦点をあてる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Conversion of chemical energy into mechanical work is the fundamental mechanism of several natural phenomena at the nanoscale, like molecular machines and Brownian motors. Quantum mechanical effects are relevant for optimising these processes and to implement them at the atomic scale. This paper focuses on engines that transform chemical work into mechanical work through energy and particle exchanges with thermal sources at different chemical potentials. Irreversibility is introduced by modelling the engine transformations with finite-time dynamics generated by a time-depending quantum master equation. Quantum degenerate gases provide maximum efficiency for reversible engines, whereas the classical limit implies small efficiency. For irreversible engines, both the output power and the efficiency at maximum power are much larger in the quantum regime than in the classical limit. The analysis of ideal homogeneous gases grasps the impact of quantum statistics on the above performances, which persists in the presence of interactions and more general trapping. The performance dependence on different types of Bose-Einstein Condensates (BECs) is also studied. BECs under considerations are standard BECs with a finite fraction of particles in the ground state, and generalised BECs where eigenstates with parallel momenta, or those with coplanar momenta are macroscopically occupied according to the confinement anisotropy. Quantum statistics is therefore a resource for enhanced performances of converting chemical into mechanical work.
• Abstract（参考訳）: 化学エネルギーの機械加工への変換は、分子機械やブラウンモーターのようなナノスケールにおけるいくつかの自然現象の基本的なメカニズムである。 量子力学的効果はこれらのプロセスの最適化と原子スケールでの実装に関係している。 本稿では, 異なる化学ポテンシャルで熱源とエネルギーおよび粒子交換によって化学作用を機械作用に変換するエンジンについて述べる。 可逆性は、時間に依存する量子マスター方程式によって生成される有限時間ダイナミクスによるエンジン変換をモデル化することによって導入された。 量子縮退ガスは可逆エンジンの最大効率を提供するが、古典的な限界は少ない効率を示す。 不可逆エンジンの場合、最大出力での出力パワーと効率の両方が古典的な限界よりも量子状態においてはるかに大きい。 理想的な均一気体の分析は、上記の性能に対する量子統計の影響を把握し、相互作用の存在とより一般的なトラップングを継続する。 また, ボース・アインシュタイン凝縮体 (BECs) の性能依存性についても検討した。 検討中のBECは、基底状態に有限個の粒子を持つ標準BECであり、並列モータを持つ固有状態またはコプラナーモータを持つ状態が閉じ込め異方性に応じてマクロ的に占有される一般化BECである。 したがって、量子統計学は化学を機械的作業に変換する性能を高めるための資源である。

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