Low-dissipation engines: Microscopic construction via shortcuts to adiabaticity and isothermality, the optimal relation between power and efficiency

消散 卡诺循环 绝热过程 最大功率原理 功率(物理) 物理 热机 能量转换效率 电效率 统计物理学 机械 等温过程 二次方程 热力学 数学 几何学
作者
Xiu-Hua Zhao,Zheng-Nan Gong,Zhanchun Tu
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:106 (6)
标识
DOI:10.1103/physreve.106.064117
摘要

We construct a microscopic model of low-dissipation engines by driving a Brownian particle in a time-dependent harmonic potential. Shortcuts to adiabaticity and shortcuts to isothermality are introduced to realize the adiabatic and isothermal branches in a thermodynamic cycle, respectively. We derive an analytical formula of the efficiency at maximum power with explicit expressions of dissipation coefficients under the optimized protocols. When the relative temperature difference between the two baths in the cycle is insignificant, this expression satisfies the universal law of efficiency at maximum power up to the quadratic term of the Carnot efficiency. For large relative temperature differences, the efficiency at maximum power tends to be 1/2. Furthermore, we analyze the issue of power at any given efficiency for general low-dissipation engines and then obtain the supremum of the power in three limiting cases, respectively. These expressions of maximum power at given efficiency provide the optimal relations between power and efficiency which are tighter than the results in previous references.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
刚刚
starfish发布了新的文献求助10
1秒前
平淡的懿轩完成签到,获得积分10
1秒前
科研小白完成签到,获得积分10
1秒前
hhrg完成签到,获得积分10
1秒前
小姚发布了新的文献求助10
1秒前
Hello应助物理输出法师采纳,获得10
1秒前
2秒前
羊羊羊完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
负责白开水完成签到,获得积分20
2秒前
Lorene完成签到,获得积分10
2秒前
韩豆乐完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
KarryLiu完成签到,获得积分10
3秒前
成就祥完成签到 ,获得积分10
3秒前
Fay完成签到,获得积分10
3秒前
乐乐应助晒干的海鱼采纳,获得10
3秒前
3秒前
啦啦啦啦啦完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
YellowStar发布了新的文献求助10
5秒前
科研喵完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
科研通AI6.2应助追风少年采纳,获得10
5秒前
hyw发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
满意海秋完成签到,获得积分10
7秒前
清歌发布了新的文献求助10
7秒前
RJ发布了新的文献求助10
7秒前
清新的慕凝完成签到 ,获得积分10
8秒前
林煜完成签到,获得积分20
8秒前
郭正霄完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
zzzzc完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
高分求助中
Annie Ernaux: De la perte au corps glorieux 600
Petrology and Plate Tectonics,2025 500
Optical Coating Design with the Essential Macleod 400
A revision of Limenitis helmanni and its related species (Nymphalidae) from Central and South China 400
Moore's Clinically Oriented Anatomy 10th Edition 400
Direct and Iterative Linear System Solvers 400
Cardiopulmonary Bypass and Mechanical Support: Principles and Practice, Fifth Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6784808
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8506923
关于积分的说明 18117765
捐赠科研通 6090367
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3019808
邀请新用户注册赠送积分活动 1996840
关于科研通互助平台的介绍 1983048