一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机

程海涛; 何济洲

doi:10.7498/aps.62.030503

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摘要

研究了一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机模型. 用粒子的概率主方程来描述粒子在晶格中的动力学特性, 推导出热流、功率和效率的表达式. 通过数值计算分析势垒高度、外力和温比对热流以及热机功率和效率的影响. 研究表明: 在粒子稳态概率流为零时, 存在非零的热流从高温库流入低温库, 类似于经典不可逆卡诺模型中的热漏; 热漏的存在使得热机的效率远远小于卡诺效率, 功率与效率之间为闭合的关系曲线, 热机为不可逆热机; 对热机性能参数进行优化, 可以使热机工作在最优性能状态下.

关键词:

作者及机构信息

1.
南昌大学物理系, 南昌 330031

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11065008)资助的课题.

参考文献

[1]	Büttiker M 1987 J. Phys. B 68 161
[2]	van Kampen N G 1988 IBM J. Res. Dev. 32 107
[3]	Landauer R 1988 J. Stat. Phys. 53 233
[4]	Derényi I, Astumian R D 1999 Phys. Rev. E 59 R6219
[5]	Hondou T, Sekimoto K 2000 Phys. Rev. E 62 6021
[6]	Ai B Q, Xie H Z, Wen D H, Liu X M, Liu L G 2005 Eur. Phys. J. B 48 101
[7]	Ai B Q, Wang L Q, Liu L G 2006 Phys. Lett. A 352 286
[8]	Zhang Y, Lin B H, Chen J C 2006 Eur. Phys. J. B 53 481
[9]	Lin B H, Chen J C 2009 J. Phys. A: Math. Theor. 42 075006
[10]	Ding Z M, Chen L G, Sun F R 2010 Braz. J. Phys. 40 141
[11]	Zhang Y P, He J Z 2010 Chin. Phys. Lett. 27 090502
[12]	Zhang Y P, He J Z, Xiao Y L 2011 Chin. Phys. Lett. 28 100506
[13]	Ding Z M, Chen L G, Sun F R 2010 Sci. China: Phys. Mech. Astron. 53 876 [丁泽民, 陈林根, 孙丰瑞 2010 中国科学: 物理学力学天文学 40 16]
[14]	Gao T F, Zhang Y, Chen J C 2009 Chin. Phys. B 18 3279
[15]	Sokolov I M, Blumen A 1997 J. Phys. A: Math. Gen. 30 3021
[16]	Feynman R P, Leighton R B, Sands M 1966 The Feynman Lectures on Physics I (Reading MA: Addison-Wesley) 46.1-46.9
[17]	Parrondo J M R, Español P 1996 Am. J. Phys. 64 1125
[18]	Sekimoto K 1997 J. Phys. Soc. Jpn. 66 1234
[19]	Velasco S, Roco J M M, Medina A, Calvo Hernández A 2001 J. Phys. D: Appl. Phys. 34 1000
[20]	Tu Z C 2008 J. Phys. A: Math. Theor. 41 312003
[21]	Jarzynski C, Mazonka O 1999 Phys. Rev. E 59 6448
[22]	Asfaw M, Bekele M 2005 Phys. Rev. E 72 056109
[23]	Zhang Y P, He J Z, He X, Xiao Y L 2010 Commun. Theor. Phys. 54 857
[24]	Yan Z J, Chen J C 1990 J. Phys. D: Appl. Phys. 23 136
[25]	Chen J C 1997 J. Phys. D: Appl. Phys. 30 582

施引文献

[1]	Büttiker M 1987 J. Phys. B 68 161
[2]	van Kampen N G 1988 IBM J. Res. Dev. 32 107
[3]	Landauer R 1988 J. Stat. Phys. 53 233
[4]	Derényi I, Astumian R D 1999 Phys. Rev. E 59 R6219
[5]	Hondou T, Sekimoto K 2000 Phys. Rev. E 62 6021
[6]	Ai B Q, Xie H Z, Wen D H, Liu X M, Liu L G 2005 Eur. Phys. J. B 48 101
[7]	Ai B Q, Wang L Q, Liu L G 2006 Phys. Lett. A 352 286
[8]	Zhang Y, Lin B H, Chen J C 2006 Eur. Phys. J. B 53 481
[9]	Lin B H, Chen J C 2009 J. Phys. A: Math. Theor. 42 075006
[10]	Ding Z M, Chen L G, Sun F R 2010 Braz. J. Phys. 40 141
[11]	Zhang Y P, He J Z 2010 Chin. Phys. Lett. 27 090502
[12]	Zhang Y P, He J Z, Xiao Y L 2011 Chin. Phys. Lett. 28 100506
[13]	Ding Z M, Chen L G, Sun F R 2010 Sci. China: Phys. Mech. Astron. 53 876 [丁泽民, 陈林根, 孙丰瑞 2010 中国科学: 物理学力学天文学 40 16]
[14]	Gao T F, Zhang Y, Chen J C 2009 Chin. Phys. B 18 3279
[15]	Sokolov I M, Blumen A 1997 J. Phys. A: Math. Gen. 30 3021
[16]	Feynman R P, Leighton R B, Sands M 1966 The Feynman Lectures on Physics I (Reading MA: Addison-Wesley) 46.1-46.9
[17]	Parrondo J M R, Español P 1996 Am. J. Phys. 64 1125
[18]	Sekimoto K 1997 J. Phys. Soc. Jpn. 66 1234
[19]	Velasco S, Roco J M M, Medina A, Calvo Hernández A 2001 J. Phys. D: Appl. Phys. 34 1000
[20]	Tu Z C 2008 J. Phys. A: Math. Theor. 41 312003
[21]	Jarzynski C, Mazonka O 1999 Phys. Rev. E 59 6448
[22]	Asfaw M, Bekele M 2005 Phys. Rev. E 72 056109
[23]	Zhang Y P, He J Z, He X, Xiao Y L 2010 Commun. Theor. Phys. 54 857
[24]	Yan Z J, Chen J C 1990 J. Phys. D: Appl. Phys. 23 136
[25]	Chen J C 1997 J. Phys. D: Appl. Phys. 30 582

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一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机

1. 南昌大学物理系, 南昌 330031

基金项目:

国家自然科学基金(批准号: 11065008)资助的课题.

收稿日期: 2012-05-24

修回日期: 2012-09-10

刊出日期: 2013-02-05

摘要: 研究了一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机模型. 用粒子的概率主方程来描述粒子在晶格中的动力学特性, 推导出热流、功率和效率的表达式. 通过数值计算分析势垒高度、外力和温比对热流以及热机功率和效率的影响. 研究表明: 在粒子稳态概率流为零时, 存在非零的热流从高温库流入低温库, 类似于经典不可逆卡诺模型中的热漏; 热漏的存在使得热机的效率远远小于卡诺效率, 功率与效率之间为闭合的关系曲线, 热机为不可逆热机; 对热机性能参数进行优化, 可以使热机工作在最优性能状态下.

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