Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu suất của chu trình máy nhiệt lượng lượng tử làm việc với hệ dao động điều hòa
Tóm tắt
Một mô hình chu trình của một động cơ nhiệt không thuận nghịch hoạt động với các hệ thống dao động điều hòa được thiết lập trong bài báo này. Dựa trên phương trình chuyển động của một toán tử trong hình ảnh Heisenberg và phương pháp bán nhóm, luật thứ nhất của nhiệt động lực học cho một hệ thống dao động điều hòa và sự tiến hóa theo thời gian của hệ thống được thu được. Các biểu thức chung cho một số tham số quan trọng, chẳng hạn như công suất, hiệu suất, công suất đầu ra, và tỷ lệ sản xuất entropy được suy diễn. Thông qua phân tích số, các vùng hoạt động tối ưu và các giá trị tối ưu của các tham số hiệu suất của chu trình được xác định dưới điều kiện công suất đầu ra cực đại. Cuối cùng, một số trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như giới hạn nhiệt độ cao và trường hợp không ma sát, được thảo luận ngắn gọn.
Từ khóa
#Máy nhiệt lượng tử #hệ thống dao động điều hòa #hiệu suất #công suất #nhiệt động lực học.Tài liệu tham khảo
Kosloff R. A quantum mechanical open system as a model of a heat engine. J Chem Phys, 1984, 80(4): 041625–041631
Feldmann T, Kosloff R. Characteristics of the limit cycle of a reciprocating quantum heat engine. Phys Rev E, 2004, 70: 046110-1–13
Kosloff R, Feldmann T. Discrete four-stroke quantum heat engine exploring the origin of friction. Phys Rev E, 2002, 65: 055102-1–4
Palao J P, Kosloff R, Gordon J M. Quantum thermodynamic cooling cycle. Phys Rev E, 2001, 64: 056130-1–8
Feldmann T, Kosloff R. Performance of discrete heat engines and heat pumps in finite time. Phys Rev E, 2000, 61: 4774–4790
Geva E, Kosloff R. A quantum-mechanical heat engine operating in finite time: A model consisting of spin-1/2 systems as the working fluid. J Chem Phys, 1992, 96(4): 3054–3067
Geva E, Kosloff R. On the classical limit of quantum thermodynamics in finite time. J Chem Phys, 1992, 97(6): 4398–4412
He J, Chen J, Hua B. Quantum refrigeration cycles using spin-1/2 systems as the working substance. Phys Rev E, 2002, 65: 36145-1–8
Lin B, Chen J. Optimal analysis on the performance of an irreversible harmonic quantum Brayton refrigeration cycle. Phys Rev E, 2003, 68: 056117-1–9
Lin B, Chen J. Optimization on the performance of a harmonic quantum Brayton heat engine. J Appl Phys, 2003, 94: 6185–6191
Feldmann T, Geva E, Kosloff R, et al. Heat engines in finite governed by master equations. Am J Phys, 1996, 64(4): 485–492
Sisman A, Saygin H. On the power cycles working with ideal quantum gases: The Ericsson cycle. J Phys D-Appl Phys, 1999, 32: 664–670
Saygin H, Sisman A. Quantum degeneracy effect on the wok output from a Stirling cycle. J Appl Phys, 2001, 90: 3086–3089
Bender C M, Brody D C, Meister B K. Quantum mechanical Carnot engine. J Phys A-Math Gen, 2000, 33: 4427–4436
Wu F, Chen L, Sun F, et al. Optimum performance parameters for a quantum Carnot heat pump with spin-1/2. Energy Conv Manag, 1998, 39: 1161–1167
Kieu T D. The second law, Maxwell’s Demon, and work derivable from quantum heat engines. Phys Rev Lett, 2004, 93: 140403-1–4
Quan H T, Zhang P, Sun C P. Quantum heat engine with multilevel quantum systems. Phys Rev E, 2005, 72: 056110-1–9
Zeng J Y. Quantum Mechanics (vol. 1). 3rd ed. Beijing: Science Press, 2000. 543–546
Landau L D, Lifshitz E M. Quantum Mechanics (Non-Relativistic Theory). London: Pergamon Press, 1976
Pathria R K. Statistical Mechanics. 2nd ed. Singapore: Elsevier (Singapore) Pte Ltd, 2003
Gordon J M, Huleihil M. On optimizing maximum-power heat engines. J Appl Phys, 1991, 69(1): 0101–0107