1Centro Internacional de Teoría de Tecnologías Cuánticas, Universidad de Gdansk, Wita Stwosza 63, 80-308 Gdansk, Polonia
2Instituto de Informática Teórica y Aplicada, Academia de Ciencias de Polonia, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Polonia
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Resumen
La segunda ley de la termodinámica utiliza el cambio en la energía libre de los sistemas macroscópicos para establecer un límite en el trabajo realizado. La ergotropía juega un papel similar en escenarios microscópicos y se define como la cantidad máxima de energía que se puede extraer de un sistema mediante una operación unitaria. En este análisis, cuantificamos cuánta ergotropía se puede inducir en un sistema como resultado de la interacción del sistema con un baño termal, con la perspectiva de utilizarlo como fuente de trabajo realizado por máquinas microscópicas. Proporcionamos el límite fundamental de la cantidad de ergotropía que se puede extraer del entorno de esta manera. El límite se expresa en términos de la diferencia de energía libre de no equilibrio y puede saturarse en el límite de dimensión infinita del hamiltoniano del sistema. El proceso de extracción de ergotropía que conduce a esta saturación se analiza numéricamente para sistemas de dimensión finita. Además, aplicamos la idea de la extracción de ergotropía del entorno en un diseño de una nueva clase de motores térmicos de carrera, que denominamos motores de ciclo abierto. La eficiencia y la producción de trabajo de estas máquinas se pueden optimizar completamente para sistemas de dimensiones 2 y 3, y se proporciona análisis numérico para dimensiones superiores.
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Citado por
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