O papel do tempo em fenômenos fora do equilíbrio: coarse-graining por transições, transições de fase e máquinas térmicas

• Autor(a) principal: Harunari, Pedro Eduardo
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14122022-084103/
• topic: heat engines; máquinas térmicas; mecânica estatstica.; nonequilibrium phase transitions; statistical mechanics; Stochastic thermodynamics; Termodinâmica estocástica; transições de fase fora do equilbrio

O desafio de estender a termodinâmica para o regime fora do equilbrio é um problema fun- damental na fsca estatstica que recentemente obteve muito progresso. Neste contexto surge a termodinâmica estocástica, que descreve transformações de energia a partir da matemática dos processos de Markov, formando um relevante ferramental na fsica estatstica moderna. Uma das suas principais grandezas, a produção de entropia, estende a segunda lei e quantifica irre- versibilidade temporal. Na presente tese de doutorado, estudamos diferentes problemas de ter- modinâmica fora do equilbrio como a inferência da produção de entropia a partir de informação parcial e seu uso como um indicador de transições de fase. Mais especificamente, na primeira parte, desenvolvemos um método para analisar a estatstica de sistemas a partir da observação de algumas transições visveis e suas implicações em termodinâmica e biofsica. Provamos um limite inferior para a produção de entropia superior a outras desigualdades conhecidas na lit- eratura e estudamos como ele é saturado, também recuperamos um teorema de flutuação para dinâmicas parcialmente observadas. Na segunda parte mostramos que a produção de entropia localiza e identifica transições de fase contnuas e de primeira ordem. Flutuações de correntes integradas na vizinhança de transições de fase de primeira ordem são consideradas, e partic- ularmente a competição entre tempo de observação e o tempo de tunelamento interfases. Por último, abordamos a termodinâmica de máquinas térmicas a tempo finito e suas otimizações, em particular pelo controle do tempo de interação entre sistema e reservatórios e a interação entre partculas.