<\/p>\n
A origem da Termodin\u00e2mica remete ao interesse dos seres humanos em controlar sistemas naturais. A 2.a lei da Termodin\u00e2mica estabelece que sempre existe um custo energ\u00e9tico associado a esse controle e que seu valor m\u00ednimo \u00e9 alcan\u00e7ado no limite ideal de controles infinitamente lentos. Na pr\u00e1tica, por\u00e9m, s\u00f3 conseguimos realizar processos de dura\u00e7\u00e3o finita. \u00c9 natural, portanto, se perguntar: Qual o custo energ\u00e9tico m\u00ednimo para processos realizados a tempo finito? Como encontrar esses processos a tempo finito que minimizam o custo energ\u00e9tico? Veja abaixo algumas refer\u00eancias sobre o tema:<\/p>\n
B. Andrensen, P. Salamon e R. S. Berry, Thermodynamics at finite time<\/em>, Phys. Today 37(9), 62 (1984)<\/a>.<\/p>\n D. A. Sivak e G. E. Crooks, Thermodynamic metric and optimal paths<\/em>, Phys. Rev. Lett. 108, 190602 (2012)<\/a>.<\/p>\n Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong> e S. Deffner, Optimal driving of isothermal processes close to equilibrium<\/em>, J. Chem. Phys. 140, 244190 (2014)<\/a><\/p>\n S. Deffner e Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong>, Thermodynamic control – an old paradigm with new applications<\/em>, EPL 131, 20001 (2020)<\/a>.<\/p>\n <\/p>\n De maneira geral, somente no limite ideal de processos infinitamente lentos, isto \u00e9, quase-est\u00e1ticos, \u00e9 que conseguimos manipular um sistema f\u00edsico com um custo energ\u00e9tico m\u00ednimo. Isso porque manipula\u00e7\u00f5es a tempo finito induzem, em geral, transi\u00e7\u00f5es entre estados com energias diferentes. Seria poss\u00edvel manipular um sistema f\u00edsico a tempo finito sem causar transi\u00e7\u00f5es? Seria poss\u00edvel realizar os mesmos efeitos de uma processo quase-est\u00e1tico a tempo finito? Se sim, tais processos consistiriam “atalhos” para adiabaticidade (no sentido mec\u00e2nico do termo). Veja algumas refer\u00eancias sobre o tema abaixo:<\/p>\n C. Jarzynski, Generating shortcuts to adiabaticity in quantum and classical dynamics<\/em>, Phys. Rev. A 88, 040101(R) (2013).<\/a><\/p>\n D. Gu\u00e9ry-Odelin et al., Shortcuts to adiabaticity: concepts, methods and applications<\/em>, Rev. Mod. Phys. 91, 045001 (2019).<\/a><\/p>\n T. V. Acconcia, Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong> e S. Deffner, Shortcuts to adiabaticity from linear response theory<\/em>, Phys. Rev. E 92, 042148 (2015)<\/a>.<\/p>\n <\/p>\n Desenvolvimentos tecnol\u00f3gicos recentes possibilitaram a constru\u00e7\u00e3o de m\u00e1quinas t\u00e9rmicas de poucos \u00e1tomos, operando no regime qu\u00e2ntico e fora do equil\u00edbrio. Podemos ent\u00e3o nos perguntar: As leis da Termodin\u00e2mica usual se aplicam a essas m\u00e1quinas? O regime qu\u00e2ntico introduz novos elementos na an\u00e1lise termodin\u00e2mica desses dispositivos? Al\u00e9m disso, podemos investigar como melhorar a efici\u00eancia dessas m\u00e1quinas mantendo finita a pot\u00eancia produzidas por elas. Veja abaixo algumas refer\u00eancias sobre o tema:<\/p>\n V. Blickle e C. Bechinger, Realization of a micrometer-sized stochastic heat engine<\/em>, Nature Physics 8, 143 (2012)<\/a>.<\/p>\n J. Rossnagel et al., A single-atom heat engine<\/em>, Science 352, 325 (2016)<\/a>.<\/p>\n Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong>, Approaching Carnot efficiency at maximum power in linear response regime<\/em>, J. Stat. Mech. 123203 (2019)<\/a>.<\/p>\n Como quantificar o grau de irreversibilidade de um processo termodin\u00e2mico? Estaria isso relacionado com a efici\u00eancia de uma m\u00e1quina t\u00e9rmica? Seria verdade que os processos mais irrevers\u00edveis s\u00e3o necessariamente mais abruptos? Como comparar a irreversibilidade presente em sistemas que evoluem de maneira transiente e estacion\u00e1ria fora do equil\u00edbrio? Todas essas quest\u00f5es est\u00e3o relacionadas ao conceito de produ\u00e7\u00e3o de entropia. Veja algumas refer\u00eancias sobre o tema a seguir:<\/p>\n M. Esposito e C. Van den Broeck, Three faces of the second law<\/em>. I., Phys. Rev. E 82, 011143 (2010)<\/a>.<\/p>\n Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong> e C. Jarzynski, Conditional reversibility in nonequilibrium stochastic systems<\/em>, Phys. Rev. E 93, 022101 (2016)<\/a>.<\/p>\n P. Naz\u00e9 e Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong>, Compatibility of linear-response theory with the second law of thermodynamics and the emergence of negative entropy production rates<\/em>, J. Stat. Mech. 013206 (2020)<\/a>.<\/p>\n <\/p>\n Violar a 2.a Lei da Termodin\u00e2mica implica em realizar processos nunca antes observados como, por exemplo, um pote de sorvete que, ao ser retirado da geladeira, resfria-se espontaneamente. No final do S\u00e9c.XIX, Maxwell imaginou uma situa\u00e7\u00e3o que aparentemente possibilitaria esses feitos. Tal experimento de pensamento ficou conhecido como Dem\u00f4nio de Maxwell. A situa\u00e7\u00e3o elaborada por Maxwell ainda provoca investiga\u00e7\u00f5es nos dias atuais e est\u00e1 intimamente ligada ao entendimento que temos de entropia. Veja abaixo uma lista de refer\u00eancias sobre o tema:<\/p>\n Z. Lu, D. Mandal e C. Jarzynski, Engeneering Maxwell’s demon<\/em>, Phys. Today 67(8), 60 (2014)<\/a>.<\/p>\n S. Deffner, Exorcising Maxwell’s demon<\/em>, Physics 8, 127 (2015)<\/a>.<\/p>\n T. V. Acconcia e Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong>, Microcanonical Szilard engines beyond the quasistatic regime<\/em>, Phys. Rev. E 96, 062117 (2017)<\/a>.<\/p>\n A. Soriani e Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong>, Energy extraction of a chaotic system in a cyclic process: a Szilard engine perspective<\/em>, J. Stat. Mech. 083210 (2019)<\/a>.<\/p>\n <\/p>\n A maioria dos sistemas naturais evoluem espontaneamente para uma estado de equil\u00edbrio termodin\u00e2mico. Qual seria o mecanismo que levaria a esse tipo de comportamento? Seria meramente uma propriedade natural de sistemas com muitas part\u00edculas? Se sim, quando o n\u00famero de part\u00edculas \u00e9 reduzido, n\u00e3o dever\u00edamos observar nenhum tipo de equilibra\u00e7\u00e3o. Isso, no entanto, n\u00e3o \u00e9 o que se observa e tal fato est\u00e1 relacionado com o que chamamos de caos. Veja abaixo uma lista de refer\u00eancias a respeito:<\/p>\n C. Jarzynski, Thermalization of a Brownian particle via coupling to low-dimensional chaos<\/em>, Phys. Rev. Lett. 74, 2937 (1995)<\/a>.<\/p>\n D. D\u00fcrr e H. Spohn, Brownian motion and microscopic chaos<\/em>, Nature 394, 831 (1998)<\/a>.<\/p>\n Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong> e M. A. M. de Aguiar, Quantum dissipation and decoherence via interaction with low-dimensional chaos: a Feynman-Vernon approach<\/em>, Phys. Rev. A 74, 012105 (2006)<\/a>.<\/p>\n A. M. Faria e Marcus V. S. Bonan\u00e7a<\/strong>, Verification of finite-bath fluctuation theorem for a non-ergodic system<\/em>, J. Phys. A 53, 345002 (2020)<\/a>.<\/p>\n <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Minha pesquisa se concentra nos seguintes temas Termodin\u00e2mica a tempo finito A origem da Termodin\u00e2mica remete ao interesse dos seres humanos em controlar sistemas naturais. A 2.a lei da Termodin\u00e2mica estabelece que sempre existe um custo energ\u00e9tico associado a esse controle e que seu valor m\u00ednimo \u00e9 alcan\u00e7ado no limite ideal de controles infinitamente lentos. … <\/p>\nAtalhos para adiabaticidade<\/span><\/h4>\n
M\u00e1quinas t\u00e9rmicas qu\u00e2nticas<\/span><\/h4>\n
<\/h4>\n
Produ\u00e7\u00e3o de entropia em sistemas fora do equil\u00edbrio<\/span><\/h4>\n
Dem\u00f4nios de Maxwell<\/span><\/h4>\n
O papel do caos em sistemas fora do equil\u00edbrio<\/span><\/h4>\n