Quebra da invariância adiabática e termodinâmica da informação

• Processo: 17/23487-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
• Pesquisador responsável: Marcus Vinicius Segantini Bonança
• Beneficiário: Otavio Luiz Canton
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Termodinâmica Máquinas térmicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: invariante adiabático | máquina de Szilard | termodinâmica fora do equilíbrio

Resumo

No século XIX, Maxwell elaborou um experimento de pensamento em que um ser inteligente violaria a segunda Lei da Termodinâmica atuando em um sistema termodinâmico de interesse a partir da informação adquirida a respeito do mesmo. Tais processos termodinâmicos que envolvem algum tipo de feedback, isto é, a manipulação de um sistema a partir da informação adquirida pelo agente externo, tornaram-se objeto de intensa pesquisa científica nos últimos quinze anos resultando, dentre outras coisas, em generalizações da segunda Lei para esse novo contexto. Uma reformulação importante da ideia original de Maxwell foi feita por Szilard em 1929. Atualmente conhecida por máquina de Szilard, essa versão do demônio de Maxwell permite análises mais claras a respeito da relação entre informação e grandezas termodinâmicas. Na formulação de Szilard, o demônio extrai energia de um único reservatório térmico a partir da realização de um processo termodinâmico cíclico baseado na informação adquirida a respeito do sistema. Argumenta-se atualmente na literatura que, embora não exista uma "prova" microscópica da segunda lei da termodinâmica, duas propriedades da dinâmica Hamiltoniana podem ser usadas para provar a impossibilidade da extração de energia de um único reservatório térmico: o teorema de Liouville e a invariância adiabática do volume englobado pela superfície de energia constante. Nesse projeto, pretendemos analisar o papel da quebra da invariância adiabática nas chamadas máquinas de Szilard microcanônicas. Nessas máquinas, o demônio atua sobre o sistema a partir da medida da respectiva energia. Nosso principal objetivo é entender a quebra da invariância adiabática em sistemas de um grau de liberdade que possam funcionar como modelos de máquina de Szilard. (AU)