×

一维各向同性海森堡模型内可逆纠缠量子斯特林发动机的功输出和热效率。 (英语) Zbl 07530154号

摘要:以纠缠量子系统为工作介质的热机称为量子纠缠热机。本文建立了以一维各向同性海森堡模型为工作介质、具有传热损失的内可逆纠缠量子斯特林热机模型。利用量子热力学和有限时间热力学的结合,研究了内可逆纠缠量子斯特林发动机的热力学性能。推导了内可逆纠缠量子斯特林发动机的无量纲功输出和热效率的显式表达式。两个线性无关的并发(c1)和(c3)被认为是两量子比特态纠缠的量度。他们被用来研究纠缠对内可逆纠缠量子斯特林发动机性能的影响。发现无量纲功输出和热效率都依赖于(c1)和(c3)。科学(c1)和(c3)是温度(T)和磁场(B)的函数,通过调节T和B的值,可以对内可逆纠缠量子斯特林发动机的功输出进行量子控制。存在一个最佳并发(c1。而\(W^\ast\)随着\(c_3\)的增加而增加。热效率(eta)是(c_1)和(c_3)的单调递增函数。对应于(c_3=0.7)、(c_3=0.725)和(c_3=0.75)的最大无因次功输出分别为0.16255、0.18965和0.21764。相应的热效率分别为0.3482、0.37804和0.40637。

MSC公司:

82至XX 统计力学,物质结构
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Kosloff,R.,作为热机模型的量子力学开放系统,J.Chem。物理。,80, 4, 1625-1631 (1984)
[2] Geva,E。;Kosloff,R.,有限时间内运行的量子机械热机。由自旋1/2系统作为工作流体组成的模型,J.Chem。物理。,96, 4, 3054-3067 (1992)
[3] Geva,E。;Kosloff,R.,《有限时间内量子热力学的经典极限》,J.Chem。物理。,97,54398-4442(1992年)
[4] Andresen,B.,有限时间热力学(1983),哥本哈根大学物理实验室
[5] Berry,R.S。;哈萨克斯坦。;Sieniutycz,S。;Szwast,Z。;Tsirlin,A.M.,有限时间过程的热力学优化(1999),Wiley:Wiley Chichester
[6] 吴,C。;Chen,L.G。;Chen,J.C.,《有限时间热力学的最新进展》(1999),Nova Science出版社:纽约Nova科学出版社
[7] Chen,L.G。;Sun,F.R.,《有限时间热力学进展:分析与优化》(2004年),新星科学出版社:新星科学出版公司纽约
[8] Bi,Y.H。;陈立刚,空气热泵有限时间热力学优化(2017),科学出版社:北京科学出版社
[9] Chen,L.G。;夏世杰,不可逆循环的广义热力学动力学优化——热力学和化学理论循环(2018),科学出版社:北京科学出版社
[10] 安德烈森,B。;Berry,R.S。;Ondrechen,M.J。;Salamon,P.,《有限时间内过程的热力学》,Acc.Chem。研究,17,8,266-271(1984)
[11] Bejan,A.,《熵生成最小化:有限尺寸器件和有限时间过程的新热力学》,J.Appl。物理。,79, 3, 1191-1218 (1996) ·Zbl 0864.76001号
[12] 霍夫曼,K.H。;Burzler,J.M。;舒伯特,S.,内可逆热力学,J.非平衡。热电偶。,22, 4, 311-355 (1997) ·Zbl 0920.73022号
[13] Chen,L.G。;吴,C。;Sun,F.R.,能量系统的有限时间热力学优化或熵产生最小化,J.非平衡。热电偶。,24, 4, 327-359 (1999) ·Zbl 1222.80003号
[14] Sieniutycz,S.,《多级能源系统最优控制的Hamilton-Jacobi-Bellman框架》,Phys。众议员,326,4,165-285(2000)
[15] 萨拉蒙,P。;Nulton,J.D。;Siraugsa,G。;Andresen,T.R。;Limon,A.,控制热力学原理,能源,26,307-319(2001)
[16] Andresen,B.,《有限时间热力学的当前趋势》,Angew。化学。国际编辑,50,12,2690-2704(2011)
[17] 陈,L.G。;Meng,F.K。;Sun,F.R.,热电器件的热力学分析和优化:最新技术,科学。中国:科技。,59, 3, 442-455 (2016)
[18] Ge,Y.L。;Chen,L.G。;Sun,F.R.,内燃机循环有限时间热力学研究进展,熵,18,4,139(2016)
[19] Chen,L.G。;冯海杰。;谢振华,《钢铁生产过程广义热力学优化:理论探索与应用案例》,熵,18,10,353(2016)
[20] Chen,L.G。;Xia,S.J.,不可逆过程广义热力学动力学优化进展,科学。罪。技术。,49, 9, 981-1022 (2019)
[21] Chen,L.G。;夏S.J。;Feng,F.J.,不可逆循环广义热力学动力学优化进展,科学。罪。技术。,49, 11, 1223-1267 (2019)
[22] Wu,X.H。;Chen,L.G。;Sun,F.R.,在最大生态功能下工作的非内可逆卡诺制冷机的局部稳定性,应用。数学。型号。,39, 5-6, 1689-1700 (2015) ·Zbl 1443.80020号
[23] Chen,L.G。;Wu,X.H。;Xiao,Q.H。;Ge,Y.L。;Sun,F.R.,在最大生态功能下工作的广义不可逆卡诺热机的局部稳定性,环境。工程管理。J.,14,10,2341-2351(2015)
[24] Chen,L.G。;Meng,F.K。;丁振明。;夏S.J。;Feng,H.J.,风冷小空间热电制冷器的热力学建模与分析,《欧洲物理学》。J.Plus,文章epjp1900885 pp.(2020),出版中
[25] 丁振明。;Chen,L.G。;Sun,F.R.,具有外部传热的组合式热离子热电制冷器的最佳性能分析,J.Engergy Inst.,88,2169-180(2015)
[26] 丁振明。;陈,L.G。;Ge,Y.L。;Sun,F.R.,具有有限速率热传递的不可逆组合热离子-热电发生器的性能分析,环境。工程管理。J.,14,1,97-108(2015)
[27] 秦,X.Y。;Chen,L.G。;Ge,Y.L。;Sun,F.R.,《变温热源吸收式热泵循环的热力学建模和性能分析》,Physica A,436788-797(2015)
[28] 丁振明。;Chen,L.G。;Wang,W.H。;Ge,Y.L。;Sun,F.R.,《探索微观能量选择性电子发动机的运行》,《物理a》,43194-108(2015)
[29] 丁振明。;Chen,L.G。;Ge,Y.L。;Sun,F.R.,总动量过滤双共振能量选择电子热泵的性能优化,Physica A,44749-61(2016)
[30] 邱S.S。;丁振明。;Chen,L.G。;Meng,F.K。;Sun,F.R.,《由三个贮存器组成的能量选择性电子冷却装置的最佳性能区域》,《欧洲物理学》。J.Plus,134,6273(2019年)
[31] 丁振明。;Chen,L.G。;Ge,Y.L。;谢振华,双共振不可逆能量选择电子热机的最佳性能区,科学。中国:科技。,62, 3, 337-405 (2019)
[32] Açonf kkalp,E.,《布朗热机的生态标准分析》,《欧洲物理学》。J.Plus,131,426(2016)
[33] 阿松·卡拉普,E。;Caner,N.,用Maxwell Boltzmann气体运行的不可逆纳米布雷顿循环的性能,欧洲物理学。J.Plus,130,93(2015)
[34] 阿松·卡拉普,E。;Caner,N.,《用Maxwell Boltzmann气体运行的不可逆纳米级双循环的性能测定》,Physica A,424,342-349(2015)·Zbl 1400.82326号
[35] 艾哈迈迪,M.H。;Ahmadi,医学硕士。;Pourfayaz,F。;Feidt,M。;Acökkalp,E.,用Maxwell-Boltzmann气体操作的不可逆纳米级双循环的热力学分析和优化,机械。印度,18,2,212(2017)
[36] 艾哈迈迪,M.H。;Ahmadi,医学硕士。;Pourfayaz,F。;比迪,M。;Açconf kkalp,E.,使用Maxwell-Boltzmann气体运行的不可逆纳米布雷森循环的多目标优化和火用可持续性,Alex。《工程师杂志》,55,2,1785-1798(2016)
[37] 艾哈迈迪,M.H。;Nabakhteh,医学硕士。;Ahmadi,医学硕士。;Pourfayaz,F。;Bidi,M.,使用工作流体作为Maxwell-Boltzmann气体的纳米斯特林制冷机性能的研究与优化,Physica A,483,337-350(2017)
[38] 艾哈迈迪,M.H。;Sayyaadi,H。;Hosseinzadeh,H.,使用有限时间热力学分析优化太阳能斯特林发动机的输出功率和热效率,《传热-亚洲研究》,44,4,347-376(2015)
[39] 艾哈迈迪,M.H。;Ahmadi,医学硕士。;Pourfayaz,F.,基于实际发电热循环多目标优化性能的热力学分析和进化算法,应用。热量。工程,99,996-1005(2016)
[40] Jokar,文学硕士。;艾哈迈迪,M.H。;谢里夫普尔,M。;Meyer,J.P。;F.P.ourfayaz,F。;Ming,T.Z.,熔融碳酸盐燃料电池-超临界CO_2布雷顿循环混合系统的热力学评价和多目标优化,Energy Convers。管理。,153, 538-556 (2017)
[41] 艾哈迈迪,M.H。;Jokar,文学硕士。;明,T.Z。;Feidt,M。;Pourfayaz,F。;Astaraei,F.R.,不可逆熔融碳酸盐燃料电池braysson热机的多目标性能优化和生态目标方法的热力学分析,能源,144707-722(2018)
[42] 艾哈迈迪,M.H。;艾哈迈迪,硕士。;阿松·卡拉普,E。;Nazari,M.A。;亚兹迪,M.A.P。;Kumar,R.,《不可逆柴油循环的新热力学分析和性能优化》,环境。掠夺。苏斯特。能源,37,4,1475-1490(2018)
[43] Ge,Y.L。;Chen,L.G。;Qin,X.Y.,比热变化对不可逆奥托循环性能的影响,《国际传热传质杂志》,122,403-409(2018)
[44] 吴宗宪。;Chen,L.G。;Ge,Y.L。;Sun,F.R.,工作流体比热比线性可变的空气-标准不可逆双米勒循环的热力学优化,《国际传热杂志》,124,46-57(2018)
[45] 沈建富。;Chen,L.G。;Ge,Y.L。;朱福林。;Wu,Z.X.,不可逆往复式Maisosenko-Brayton循环的最佳生态性能,《欧洲物理学》。J.Plus,134,6,293(2019年)
[46] Chen,L.G。;夏S.J。;Sun,F.R.,用广义质量扩散定律最小化等温结晶过程的熵生成,国际传热杂志,116,1-8(2018)
[47] 张,L。;Chen,L.G。;Sun,F.R.,基于一级和二级反应动力学理论和概率理论的功率优化化学驱动热机,Physica A,445,221-230(2016)·1400.80007兹罗提
[48] Chen,L.G。;王,C。;夏S.J。;Sun,F.R.,用中空纤维膜接触器从酸性海水中提取CO_2的热力学分析与优化,国际传热杂志,1241310-1320(2018)
[49] Chen,L.G。;张,L。;夏S.J。;Sun,F.R.,《CO2加氢制低碳烯烃的熵产生最小化》,《能源》,147187-196(2018)
[50] 张,L。;夏S.J。;Chen,L.G。;葛,Y.L。;王,C。;Feng,H.J.,《二氧化碳和氢气合成烃反应器的熵产率最小化》,《国际传热传质杂志》,1371112-1123(2019)
[51] 李,P.L。;陈,L.G。;夏S.J。;Zhang,L.,通过CO_ 2加氢反应器在甲醇中合成的熵生成速率最小化,熵,21,2174(2019)
[52] Dalkiran,A。;阿卡普,E。;Caner,N.,《量子不可逆奥托循环与能量可持续指数分析》,《物理学a》,453316-326(2016)
[53] Chen,L.G。;刘熙,W。;Wu,F。;夏S.J。;Feng,H.J.,带谐波振荡器的不可逆量子卡诺热泵基于Exergy的生态优化,物理A,537,第122597页,(2020)·Zbl 07571780号
[54] Insinga,A。;安德烈森,B。;萨拉蒙,P。;Kosloff,R.,《量子热机:极限环和例外点》,《物理学》。E版,97、6,第062153条,pp.(2018)
[55] Chen,L.G。;刘晓伟。;Wu,F。;冯海杰。;Xia,S.J.,使用谐波振荡器的不可逆量子卡诺热机的功率和效率优化,Physica A(2020),出版社·Zbl 07526348号
[56] 刘晓伟。;Chen,L.G。;Wei,S.H。;Meng,F.K.,量子谐振子布雷顿制冷机的最佳生态性能研究,Trans。ASME,J.热科学。工程应用。,第12、1条,第011007页(2020年)
[57] Kosloff,R.,《量子热力学:动力学观点》,《熵》,第15、6、2100-2128页(2013)·Zbl 1297.81122号
[58] Kosloff,R。;Levy,A.,《量子热机和冰箱:连续设备》,年。物理版。化学。,65, 365-393 (2014)
[59] 艾丽基,R。;Kosloff,R.,《量子热力学导论:历史与展望》(2018),arXiv:1801.08314v2[quanta-ph]
[60] Wu,F。;Chen,L。;Sun,F。;Wu,C.,正向和反向量子斯特林循环的性能和优化标准,能量转换。管理。,39, 8, 733-739 (1998)
[61] 吴,F。;Chen,L.G。;Sun,F.R。;Wu,C.,量子斯特林发动机的有限时间经济性能,国际。工程科学杂志。,38, 2, 239-247 (2000)
[62] Saygin,H。;∧iöman,A.,斯特林循环功输出的量子简并效应,J.Appl。物理。,90, 6, 3086-3089 (2001)
[63] Wu,F。;Chen,L.G。;吴,C。;Sun,F.R.,《不可逆磁斯特林制冷机的优化》,国际。工程科学杂志。,39, 4, 361-368 (2001)
[64] Wu,F。;Chen,L.G。;吴,C。;Sun,F.R.,广义不可逆磁斯特林制冷机性能优化区,开放系统。Inf.Dyn.公司。,8, 3, 291-301 (2001) ·Zbl 0986.80500号
[65] Huang,Z。;Wu,F。;Chen,L.G。;吴,C。;郭凤,不可逆量子斯特林制冷机的性能优化,热学杂志。,11, 3, 193-197 (2002)
[66] 何振中。;Chen,J.C。;Hua,B.,量子简并对使用理想费米气体的斯特林制冷机性能的影响,应用。能源,72,3/4,541-554(2002)
[67] Lin,B.H。;Zhang,Y。;Chen,J.C.,量子简并和再生对在不同温度区域运行的玻色-斯特林制冷循环性能的影响,应用。能源,83,5,513-535(2006)
[68] Lin,B.H。;Chen,J.C.,不可逆量子斯特林制冷循环的性能分析及其参数优化准则,Phys。科学。,74, 2, 251-258 (2006)
[69] 聂,W.J。;何振中。;Du,J.,微/纳米尺度斯特林制冷循环的性能特征,Physica a,388,41318-324(2009)
[70] Lin,B.H。;Huang,Z。;Chen,J.C.,微尺度量子斯特林制冷循环的性能分析,J.Appl。物理。,112,7,第064908条第(2012)页
[71] 艾哈迈迪,M.H。;艾哈迈迪,硕士。;Pourfayaz,F.,使用Maxwell-Boltzmann气体运行的不可逆纳米斯特林发动机循环的性能评估和优化,欧洲物理学会。J.Plus,130、3、190(2015)
[72] 艾哈迈迪,M.H。;Ahmadi,医学硕士。;Maleki,A。;Pourfayaz,F。;比迪,M。;Açunf kkalp,E.,使用Maxwell-Boltzmann气体运行的不可逆纳米斯特林制冷循环性能的运动可持续性评估和多目标优化,更新。维持。《能源评论》,78,80-92(2017)
[73] Yin,Y。;Chen,L.G。;Wu,F.,量子斯特林热机的最佳功率和效率,《欧洲物理学》。J.Plus,132,1,45(2017)
[74] 艾哈迈迪,M.H。;Nabakhteh,医学硕士。;Ahmadi,医学硕士。;Pourfayaz,F.,使用工作流体作为Maxwell-Boltzmann气体的纳米斯特林制冷机性能的研究与优化,物理A,483,337-350(2017)
[75] Wootters,W.K.,两个量子比特任意状态形成的纠缠,物理学。修订稿。,80, 2, 02245 (1998) ·Zbl 1368.81047号
[76] Wang,X.G.,量子海森堡XY模型中的纠缠,物理学。修订版A,64,1,第012313条,pp.(2001)
[77] Arnesen,M.C。;Bose,S。;Vedral,V.,一维海森堡模型中的自然热和磁纠缠,物理学。修订稿。,87,1,第017901条pp.(2001)
[78] 张,T。;Liu,W.T。;陈,P.X。;Li,C.Z.,四级纠缠量子热机,物理。修订版A,75,6,第062102条pp.(2007)
[79] Wang,T。;黄,X.L。;刘,Y。;Xu,H.,基于具有Dzyaloshinski-Mariya相互作用的双量子比特XXZ模型的纠缠量子热机,《物理学学报》。罪。,62,6,第060301条,第(2013)页,(中文)
[80] Wang,H。;刘世清。;何毅。;Z、 J.,双原子腔QED中的热纠缠和纠缠量子Otto引擎,Phys。修订版E,79,4,第041113条,第(2009)页
[81] 何,X。;何振中。;Xiao,Y.L.,四级量子制冷循环,物理学报。罪。,第61、15条,第150302页(2012年),(中文)
[82] 托马斯·G。;Johal,R.S.,耦合量子奥托循环,物理学。E版,第83、3条,第031135页(2011年)
[83] 何,X。;他,J.Z.,《热纠缠四能级量子奥托热机》,科学。中国:物理。机械。阿童木。,55, 10, 1751-1756 (2012)
[84] Zhang,G.F.,基于Dzyaloshinski-Moriya各向异性反对称相互作用的两个双自旋系统的纠缠量子热机,欧洲。物理学。J.D,49,2,123(2008)
[85] M.O.斯卡利。;Zubairy,M.S。;阿加瓦尔,G.S。;Walther,H.,通过消失量子相干从单个热浴中提取功,《科学》,6435608862-864(2003)
[86] 罗斯托夫采夫,Y.V。;Matsko,A.B。;纳亚克,北。;Zubairy,M.S。;Scully,M.O.,《通过从热废气中提取激光能量来提高发动机效率》,Phys。A版,67,5,第053811条,pp.(2003)
[87] 艾伦·E·H。;罗斯托夫采夫,Y.V。;Scully,M.O.,功能CO_2激光耦合量子热机的性能预测,J.Mod。选择。,51, 16-18, 2713-2725 (2004) ·Zbl 1060.78528号
[88] Kammerlander,P。;Anders,J.,量子热力学中的相干性和测量,科学。代表,6,第22174条pp.(2016)
[89] Kieu,Tien D.,《量子热机,第二定律》和《麦克斯韦守护进程》,Phys。修订稿。,93,第140403条,pp.(2004),电子打印arXiv:quant-ph/0311157
[90] Quan,H.T。;刘玉霞。;Sun,C.P。;Nori,F.,量子热力学循环和量子热机,Phys。E版,第76、3条,第031105页(2007年)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。