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Type: TESE
Title: Caminhos ótimos degenerados em sistemas termicamente isolados
Title Alternative: Degenerate optimal paths in thermally isolated systems
Author: Acconcia, Thiago Vaz, 1991-
Advisor: Bonança, Marcus Vinicius Segantini, 1977-
Abstract: Resumo: A termodinâmica é uma teoria do calor e trabalho, a qual descreve perfeitamente os processos quase-estáticos somente. Entretanto, além dos estados de equilíbrio, nós encontramos uma ampla classe de processos operando em tempo finito. Uma meta onipresente na termodinâmica é a otimização dos processes a tempo finito através da minimização do trabalho dissipado ou trabalho em excesso. Para o oscilador harmônico paramétrico, nós derivamos uma família altamente degenerada de protocolos ótimos a tempo finito, ao longo dos quais o trabalho em excesso produzido se anula exatamente. Para isso, o sistema de interesse se mantém termicamente isolado durante todo o processo de atuação do protocolo de switching. Esses protocolos ótimos são obtidos através da teoria de resposta linear para sistemas inicialmente preparados segundo uma distribuição canônica. Para sistemas com um grau de liberdade, mostramos evidências de que esses caminhos ótimos podem também levar à conservação do invariante adiabático correspondente. Além dos resultados analíticos para os osciladores harmônicos clássico e quântico, nós apresentamos resultados numéricos para alguns exemplos anarmônicos. Finalmente, nós reformulamos os resultados anteriores quantificando-os em termos do comprimento termodinâmico para a versão quântica do sistema oscilador harmônico

Abstract: Thermodynamics is a theory of heat and work, which describes perfectly only the quasistatic processes. However, if we shift our view away from the equilibrium states, we find a wide class of processes operating in finite-time. An ubiquitous goal in thermodynamics is to optimize the finite time processes by minimizing the dissipated or excess work. For the parametric harmonic oscillator, we derive a family of degenerated finite-time optimal protocols for which the excess work during a non-equilibrium process vanishes exactly. For this, the system of interest is kept thermally isolated during the switching of a control parameter. These optimal paths are obtained within linear response for systems initially prepared in a canonical distribution. For systems with one degree of freedom, we claim that these optimal paths may also lead to the conservation of the corresponding adiabatic invariant. Besides the analytical results for both classical and quantum harmonic oscillator, we present numerical results for certain anharmonic examples. Finally, we discuss the reformulation of the latter results terms of the thermodynamic length for the quantum version of the harmonic oscillator system
Subject: Mecânica estatística
Termodinâmica
Mecânica estatística de não-equilíbrio
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IFGW - Dissertação e Tese

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