Orientado pelo Prof. Carlos Fiore, artigo "Thermodynamics and efficiency of sequentially collisional Brownian particles: The role of drivings" tem como autor principal o doutorando Fernando F. Silva Filho e acaba de ser publicado na Physical Review E.
Abaixo, o autor comenta o trabalho e esclarece seus principais pontos.
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No nosso trabalho, estudamos uma máquina térmica composta por apenas uma única partícula Browniana que interage sequencialmente com dois reservatórios. Quando aplicamos uma força externa nesse sistema, é possível extrair trabalho útil. Porém, essa extração não é perfeita e o sistema dissipa boa parte de sua energia. Além disso, em se tratando de uma máquina muito pequena, as flutuações térmicas que tipicamente são ignoradas em sistemas grandes passam a ter um papel muito relevante. Buscando uma melhora na perfomance, estudamos as condições de maximização e de controle de dissipações usando uma ferramenta teórica que tem ganhado muita relevância nos últimos anos: a termodinâmica estocástica, que consiste em modelar as flutuações térmicas de sistemas microscópicos por meio de funções estocásticas.
Esse artigo é um trabalho em conjunto com o meu orientador (Prof. Carlos Fiore) e dois alunos de doutorado do IF, Bruno Akasaki e Carlos Noa, além da colaboração internacional com o Prof. Bart Cleuren da Universidade de Hasselt, na Bélgica.
Uma curiosidade sobre esse sistema em particular é que ela consiste em um tipo de máquina conhecida como "work-to-work converter". Diferente das máquinas térmicas que costumamos estudar na graduação, que transformam fluxo de calor em trabalho em um dado ciclo, essas máquinas basicamente transformam trabalho de um tipo em outro. Ou seja, elas recebem como input um fluxo de trabalho de uma dada fonte e parte dele é usado como trabalho de saída (output). A troca de calor aumenta a dissipação e diminui a eficiência. Portanto, o melhor caso para essas máquinas é quando temos reservatórios de temperaturas iguais (ou muito próximas).
Máquinas Brownianas foram estudadas em muitos trabalhos desenvolvidos pelo nosso grupo no Departamento de Física Geral. Esperamos, nas próximas pesquisas, aprofundar melhor os modelos e aplicar os métodos que estamos usando para outros sistemas em nanoescala, como reações químicas fora do equilíbrio e sistemas de spins interagentes, entre outros.
Agradecimentos: Os financiamentos que têm sido fundamentais para o desenvolvimento desta e de outras pesquisas oriundos do CNPQ, Fapesp e Special Research Fund (BOF) of Hasselt University (da parte do Prof. Bart Cleuren).
