中国工程物理研究院研究生院孙昌璞和董辉课题组联合北京计算科学研究中心、北京师范大学的研究人员,在有限时间热力学的实验验证方面取得进展,该项成果发表于Phys. Rev. Lett.。
有限时间热力学主要研究在有限时间内偏离热平衡态时,热力学系统对外界调控的响应。定量描述这种偏离不仅是非平衡热力学的基础问题,而且对有限时间热机功率-效率优化有重要指导意义。
近些年绝大多数热机优化的研究都是建立在热力学熵产生与调控时间成反比的基础之上,然而这样一个简单的关系却没有相应的实验验证。我们基于经典理想气体设计了一个实验装置,通过压强的精准测量,计算有限时间过程中的不可逆做功。利用这个装置我们首次验证了上述反比关系,同时给出了保持功率优化效率的控制方式。这项研究对将来设计特定目标的热力学循环将具有一定的指导意义,搭建的设备可以用来研究相关有限时间热力学问题。
该研究工作以“Experimental Test of the 1/τ-Scaling Entropy Generation in Finite-Time Thermodynamics”为题发表在Physical Review Letters,Vol. 125, Iss. 21,20 November 2020,https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.210601。