基本信息
- 项目名称：
- 非欧姆系统的熵及其量子热力学内涵
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目计划在经典布朗运动的框架下，借助于朗之万统计动力学方法研究非欧姆反常系统—热浴耦合体系，考察其非平衡热力学性质。通过计算系统的自由能函数和熵函数等参量，关注系统和环境之间的耦合效应对系统热力学性质所造成的影响。重点考察系统在低温情况下的熵演化方式，验证热力学第三定律在系统存在反常耦合情况下的正确性。
- 详细介绍：
- 总体目标是明确系统和热浴间的反常耦合对系统热力学性质的影响。揭示非欧姆阻尼系统的低温量子热力学性质。理解热涨落的起源和验证系统—热浴间存在非欧姆反常阻尼情况下的热力学第三定律的正确性。回答反常阻尼系统的一些基本热力学问题。 研究内容：本项目计划在经典布朗运动的框架下，借助于朗之万统计动力学方法研究非欧姆反常系统—热浴耦合体系，考察其非平衡热力学性质。通过计算系统的自由能函数和熵函...(查看更多)
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 明确系统和热浴间的反常耦合对系统热力学性质的影响。揭示非欧姆阻尼系统的低温量子热力学性质。理解热涨落的起源和验证统—热浴间存在非欧姆反常阻尼情况下的热力学第三定律的正确性。回答反常阻尼系统的一些基本热力学问题。 采用正则变换从系统哈密顿量推导出傅里叶变换的方法对方程进行求解，并利用G.W.Ford等人提出的单粒子自由能公式计算系统的自由能和熵函数等物理量，考察自由能和熵函数随着温度的变化关系。
科学性、先进性及独特之处
- 系统与热浴环境的耦合必定会对系统的性质造成影响，有时甚至会起到关键性作用。但在已有的研究中多是考虑正常耦合情况，反常耦合情况很少被考虑，因而是很值得去尝试和探索的。项目完成后，所得结论将会帮助人们理解理解热涨落的起源和热力学定律的正确性等热力学基本问题，具有很强的理论和现实意义。因此本项目的研究从内容选题上来讲都具有明显的创新性。
应用价值和现实意义
- 由于具有非欧姆形式的谱密度函数能表征一大类反常系统—热浴耦合系统，因此对非欧姆系统的热力学性质进行深入的研究是很有意义的。在本项目的研究中，我们就将试着填补这一空白。通过计算系统的自由能和熵函数研究非欧姆阻尼系统的低温热力学性质。
学术论文摘要
- 本文利用系统热浴耦合模型研究了非欧姆阻尼系统的低温量子性质，揭示了非欧姆系统的量子热力学内涵意义。通过考察非欧姆系统的自由能和熵随温度的变化关系，可以发现：在这种具有反常阻尼耦合的系统中，随着温度趋向于零，系统的熵以幂指数衰减的形式迅速地趋于零。这从一个新的角度反映出热力学第三定律在非欧姆阻尼情况下仍然是正确的。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- G. W. Ford和R. F. O’Connell等人在考虑谐振子势的情况下研究了欧姆阻尼系统中熵函数的演化行为，验证了热力学第三定律的正确性[4]， C. Y. Wang和J. D. Bao等则分别在考虑进系统与热浴环境间的坐标—坐标耦合、坐标(动量)—动量(坐标)耦合及动量—动量耦合的情况下探讨了系统熵函数的演化性质，进一步验证了热力学第三定律在量子耗散系统中的正确性[5]...(查看更多)
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