Termodinâmica e eficiência de sistemas periódicos descritos por equações de Fokker-Planck e Kramers
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-10032025-160249/ |
Resumo: | Nesta tese de doutorado, estudamos as propriedades termodinâmicas de sistemas descritos por equações de Fokker-Planck. Na primeira parte, introduzimos uma abordagem conhecida como sequencial/colisional para partículas brownianas, na qual, em cada estágio, a partícula está sujeita a uma determinada temperatura e a uma força externa diferente. Nesse contexto, consideramos duas variantes distintas: o caso overdamped, que simplifica o sistema para situações com relaxamento rápido, e o caso underdamped, que leva em conta a inércia e mantém correlações entre a posição e a velocidade das partículas. Na segunda parte, estudamos as propriedades termodinâmicas de um sistema composto por máquinas térmicas interagentes, com o objetivo de compreender propriedades como potência e eficiência no regime em que há conversão de trabalho (potência). Em ambos os casos, as propriedades termodinâmicas podem ser expressas como uma combinação linear dos coeficientes de Onsager, cujas condições de maximização foram derivadas e expressas em termos desses coeficientes. Nossos resultados mostram de que forma diferentes forças externas, a interação e a inércia não apenas influenciam o desempenho, como também podem ser utilizadas para melhorar a performance do sistema. |
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Termodinâmica e eficiência de sistemas periódicos descritos por equações de Fokker-Planck e KramersThermodynamics and efficiency of periodic systems described by Fokker-Planck and Kramers equationscoeficientes de Onsagerefficiencyeficiênciaentropy productionnonequilibrium systemsOnsager coefficientsprodução de entropiasistemas fora do equilíbrioStochastic thermodynamicsTermodinâmica estocásticaNesta tese de doutorado, estudamos as propriedades termodinâmicas de sistemas descritos por equações de Fokker-Planck. Na primeira parte, introduzimos uma abordagem conhecida como sequencial/colisional para partículas brownianas, na qual, em cada estágio, a partícula está sujeita a uma determinada temperatura e a uma força externa diferente. Nesse contexto, consideramos duas variantes distintas: o caso overdamped, que simplifica o sistema para situações com relaxamento rápido, e o caso underdamped, que leva em conta a inércia e mantém correlações entre a posição e a velocidade das partículas. Na segunda parte, estudamos as propriedades termodinâmicas de um sistema composto por máquinas térmicas interagentes, com o objetivo de compreender propriedades como potência e eficiência no regime em que há conversão de trabalho (potência). Em ambos os casos, as propriedades termodinâmicas podem ser expressas como uma combinação linear dos coeficientes de Onsager, cujas condições de maximização foram derivadas e expressas em termos desses coeficientes. Nossos resultados mostram de que forma diferentes forças externas, a interação e a inércia não apenas influenciam o desempenho, como também podem ser utilizadas para melhorar a performance do sistema.In this doctoral thesis, we study the thermodynamic properties of systems described by Fokker-Planck equations. In the first part, we introduce an approach known as sequential/collisional for Brownian particles, in which, at each stage, the particle is subjected to a certain temperature and a different external force. In this context, we consider two distinct variants: the overdamped case, which simplifies the system for situations with rapid relaxation, and the underdamped case, which takes inertia into account and maintains correlations between the position and velocity of the particles. In the second part, we study the thermodynamic properties of a system composed of interacting thermal machines, with the aim of understanding properties such as power and efficiency in the regime where there is work conversion (power). In both cases, the thermodynamic properties can be expressed as a linear combination of the Onsager coefficients, whose conditions for maximization were derived and expressed in terms of these coefficients. Our results demonstrate how different external forces, interaction, and inertia not only influence performance but can also can be considered to improve the performance of the system.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSantos, Carlos Eduardo Fiore dosAkasaki, Bruno Augusto Naves2025-02-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-10032025-160249/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-03-25T20:08:02Zoai:teses.usp.br:tde-10032025-160249Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-03-25T20:08:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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Nesta tese de doutorado, estudamos as propriedades termodinâmicas de sistemas descritos por equações de Fokker-Planck. Na primeira parte, introduzimos uma abordagem conhecida como sequencial/colisional para partículas brownianas, na qual, em cada estágio, a partícula está sujeita a uma determinada temperatura e a uma força externa diferente. Nesse contexto, consideramos duas variantes distintas: o caso overdamped, que simplifica o sistema para situações com relaxamento rápido, e o caso underdamped, que leva em conta a inércia e mantém correlações entre a posição e a velocidade das partículas. Na segunda parte, estudamos as propriedades termodinâmicas de um sistema composto por máquinas térmicas interagentes, com o objetivo de compreender propriedades como potência e eficiência no regime em que há conversão de trabalho (potência). Em ambos os casos, as propriedades termodinâmicas podem ser expressas como uma combinação linear dos coeficientes de Onsager, cujas condições de maximização foram derivadas e expressas em termos desses coeficientes. Nossos resultados mostram de que forma diferentes forças externas, a interação e a inércia não apenas influenciam o desempenho, como também podem ser utilizadas para melhorar a performance do sistema. |
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