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非平衡熱機関に存在する普遍的な法則の研究

非平衡热机普遍规律研究

基本信息

批准号：
10J02109
负责人：
泉田勇輝
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo (2011)Hokkaido University (2010)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02109/
关键词：
非平衡熱力学熱機関 Curzon-Ahlborn効率効率仕事率

项目摘要

最終年度である本年度は主に熱機関のサイズ依存性の問題に取り組んだ。熱機関の最大効率はカルノー効率となることは知られているが、準静的極限が必要となるため、仕事率(単位時間当たりの仕事)はゼロとなってしまうという実用上の問題点が存在している。このような問題意識から近年、熱機関の最大仕事率時の効率に関する研究が注目を集めてきた。一方、熱機関が最大仕事率を達成する周期はそのサイズに依存するはずであるが、その依存性を明らかにした先行研究は皆無である。線形応答理論によれば拡散的に熱が伝わるのに必要な時間はサイズの2乗に比例して増大していくため、大きなサイズの系ではそれだけ最大仕事率に到達するのが困難になると予想できる。またより小さなサイズでは拡散的ではないより複雑な依存性を示すこともありうる。そこで本研究では3次元剛体球系を作業物質とするカルノーサイクルの熱機関モデルを考案し、様々なサイズで最大仕事率を達成する周期を見積もり、そのサイズ依存性を検討した。その結果、熱伝導がバリスティックに起こるような局所平衡が成立しない小さなサイズと拡散的になっていくサイズのちょうど中間あたりに、最大仕事率に到達するまでの周期が最も短くなる最適なサイズが存在していることが分かった。これは類似研究が他では全く見られない独自な発見であり、ナノサイエンスや分子機械の問題などにも広く示唆を与える重要な結果であると思われる。本研究成果は日本物理学会等で発表され、また論文を投稿中である。

The final year is the year when the main body of the dependency problem is selected. The maximum efficiency of the thermal mechanism is the efficiency of the thermal mechanism. The limit of the quasi-static is necessary. The service rate (the time of the single position) is not applicable. The problem point exists. The research on the maximum performance rate of the thermal organ in recent years has focused on the problem awareness. The maximum performance rate of a party and a thermal organ is achieved by a period of time and a period of time. The linear response theory is to increase the necessary time to disperse the heat and increase the ratio of heat to heat. A small number of people are dependent on each other. In this study, the working substance of three-dimensional rigid spherical system is discussed. The thermal mechanism of three-dimensional rigid spherical system is studied. The maximum operating rate of three-dimensional rigid spherical system is achieved. The cycle of three-dimensional rigid spherical system is discussed. As a result, the heat transfer rate is the shortest, the most appropriate, the most stable, the most efficient, the most efficient. This is a similar study. It's all about finding out. It's about molecular mechanics. It's about finding out. It's about finding out. It's about finding out. The results of this research were submitted to the Japanese Physical Society and others.