일반화 열역학 법칙에서 존재의 상관관계

의 정의 열

$${{\델타}}Q=-kT\,{\mathrm{\델타}}{\cal{S}}_{\mathrm{B}},$$
(1)

변환로 간주에서 우리의 framework 엔트로피를 보존하는 작업입니다., 더 많은 명시적으로,주어진 시스템-목욕 처음에 설정 상태에서 ρ SB,에서는 감소 시스템의 상태 ρ S 는 임의의 동 ρ B 는 열,우리는 고려 변환\({\rho\prime}_{{\mathrm{SB}}}={\mathrm{\Lambda}}\left({\rho_{{\mathrm{SB}}}}\right)\)는 von Neumann 엔트로피,변경되지 않은 즉 \(S\left({\rho\prime_{{\mathrm{SB}}}}\right)=S\left({\rho_{{\mathrm{SB}}}}\right)\). 시스템의 해밀턴과 욕은 변환 Λ(·)전후와 동일합니다., 우리는 에너지 보존을 요구하지 않고 오히려 적절한 배터리가 그 일을 처리한다고 가정한다는 점에 유의하십시오. 사실,작동하는 비용 같은 작업 Λ(·)를 정량화하여 글로벌 에너지 내부 변경 ΔW=ΔE S+ΔE B. 또 다른 코멘트를 만들은 우리가 암시적으로 가정의 목욕을 결합하지 않은 크기;즉,그것에 의하여 이루어져 있는 부분 ρ B 의는 우리가 명시적으로 추적 상관 관계뿐만 아니라,의 임의적으로 많은 독립적 인 도시의 자유입니다. 또한,우리는 문제의 상태(“열역학적 한계”)의 n→∞사본의 점근 적 시나리오를 항상 암시 적으로 고려하고 있습니다., 이러한 작업은 일반적이며 단일 욕을 포함하는 표준 열역학의 모든 프로세스 및 상황을 포함합니다. 그것은 열역학적 과정의 필수 요소 인 열탕의 존재와 글로벌 엔트로피 보존 작업을 추상화 한 결과입니다.

일반화 번째 법률의 정보

$${\mathrm{\델타}}{\cal S}_{\mathrm{B}}=-{\mathrm{\델타}}{\cal S}\left({{\mathrm{S}}|{\mathrm{B}}}\right),$$
(2)

우리는 조건부의 엔트로피 시스템이 특정 목욕탕에서도 사용 ref., 24 지우기의 맥락에서. 거기에서 조건부 엔트로피는 양자 정보를 지우는 데 필요한 작업량을 정량화한다는 것을 보여줍니다. 심판의 형식주의. 24 는 에너지를 보존하지만 엔트로피를 보존하지 않는 작업을 고려하며 작업을 정량화하는 것을 완벽하게 가능하게합니다. 에 대조적으로,우리의 형식주의로 우리가 양을 정하기 위하여 열에 연결된 정보의 흐름,절대적으로 필요하 보증 정보 보호함으로써 자신을 제한 엔트로피를 보존하는 작업입니다. 이것은 우리가 조건부 엔트로피의 관점에서 열을 정량화하도록 유도합니다., 두 접근법은 서로 다르며 서로를 보완합니다. 하나는 조건부 엔트로피가 작업을 정량화하고 다른 하나는 열을 정량화합니다.

일반화 Landauer 의 원리

$${\mathrm{\Delta}}Q=kT\,{\mathrm{\Delta}}{\cal S}\left({{\mathrm{S}}/{\mathrm{B}}}\right).$$
(3)

일반화 Helmholtz 무료 에너지

우리는 주의 추출에서 작업 시 가능성에 상관 목욕 B 은 온도에서 T. 의 손실 없이 일반,우리가 추측하는 시스템이 해밀턴 H s 에서 변경되지 않는 과정이다., 추출 가능한 작업에는 두 가지 기여가 있습니다:하나는 시스템-목욕 상관 관계에서 비롯됩니다(참조. 심판. 25)와 혼자 로컬 시스템에서 다른,관계없이 목욕과의 상관 관계의. 여기서 우리는이 두 가지 기여를 별도로 고려합니다.

여 추출하는 작업에서 상호 관계,우리는 의미이 어떤 과정을 반환하는 시스템에서 목욕을 원 감소한국,ρ S 및 ρ B=τ B., 최대 추출 작업에서 전적으로 상관관계,엔트로피를 사용하여 보존 작업에 의해 주어집

$$W_{\rm C}=kT{\컨 1pt}{\cal I}\left({{\mathrm{S}}:{\mathrm{B}}}\right),$$
(4)
Fig. 1

작업 잠재력으로서의 상관 관계. 상관 관계는 eq 에서 정량적으로 표현 된 것처럼 작업 잠재력으로 이해 될 수 있습니다., (4)

$${\cal F}\left({\rho_{{\mathrm{SB}}}}\right)=E_{\mathrm{S}}-kT{\컨 1pt}{\cal S}\left({{\mathrm{S}}|{\mathrm{B}}}\right).$$
(6)

일반화 열역학 법칙

금으실 수 있는 적절한 정의를 열고(Eq. (3))및 작업(Eq 에서 일반화 된 자유 에너지를 기반으로합니다. (6))상관 관계의 존재 하에서,우리는 열역학의 일반화 된 법칙을 제시했다.

이는 일반화 된 제 2 법칙의 Clausius 진술을 의미합니다.,

$$\eta_{{\mathrm{cop}}}:=\frac{{{\mathrm{\델타}}Q_{\mathrm{A}}}}{{{\mathrm{\델타}}W_C(T_{\mathrm{B}})}}\,\leqslant\,\frac{{T_{\mathrm{A}}}}{{T_{\mathrm{B}}-T_{\mathrm{A}}}},$$
(9)

는 아무것보다 꺄르노 광장 계수의 성능(Fig. 2). 참고 우리는 작업을 촬영 가치의 상관관계 W C 과 관련하여 뜨거운 목욕 T B. 이라는 사실로 인해 이에 대한 냉각 과정의 뜨거운 목욕을 하나 행동으로 저수지가 있습니다.

Fig., 2

변칙적 인 열 흐름. 상관 관계가있는 경우,차가운 욕조에서 뜨거운 욕조로의 자발적인 열 흐름이 가능합니다.26. 이것은 상관 관계에 저장된 작업 잠재력을 무시한 경우 두 번째 법칙에 대한 명백한 위반입니다. 그렇지 않으면,그것은 냉동 과정

방정식(9)은 조정과 전통적인 열역학., 카르노의 계수한 성능의 결과는 사실이 뒤집을 수 있는 프로세스 최적,그렇지 않으면 영원한 모바일 수 있을 구축을 연결하여”좋은”프로세스와 반대 뒤집을 수 있는 하나입니다. 따라서,그것은 자연적인 냉동 과정에 의해 구동되는 작업장에서 상관관계를 유지합 꺄르노 광장의 문을 두번째 법칙이다.

이제 우리는 재구성 zeroth 법될 수 있는 위반에 존재의 상관 관계로 그림에 표시됩니다. 3., 이를 위해 우리는 시스템 간의 상관 관계가있을 때 등가 관계를 넘어 평형이라는 개념을 재정의합니다. 따라서,일반화 zeroth 법 미국,컬렉션{ρ X}X 국은 상호 열평형으로 각각 다른 경우에만 일부터 추출될 수 있는 모든 그들의 조합에서 엔트로피를 보존하는 작업입니다. 이 경우 모든 당사자 X 가 서로 관련이 없으며 각 당사자가 동일한 온도로 열 상태에있는 경우에만 해당됩니다.

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