Atingindo a eficiência de Carnot em máquinas térmicas produzindo potência finita

• Processo: 22/01367-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
• Pesquisador responsável: Marcus Vinicius Segantini Bonança
• Beneficiário: Ester Souza e Souza
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Mecânica estatística Movimento browniano Termodinâmica Microscopia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Brownian Motion | Fluctuation Theorems | stochastic thermodynamics | thermodynamic efficiency | Física Estatística e Termodinâmica

Resumo

Experimentos de moléculas únicas, utilizando técnicas como pinças ópticas e microscopia de força atômica, possibilitaram grandes avanços na área da termodinâmica fora do equilíbrio nas últimas décadas. Dentre eles, destacamos nesse projeto as investigações sobre a eficiência de máquinas térmicas nanoscópicas que naturalmente operam a tempo finito, em contraste com os ciclos quase-estáticos idealizados dos livros texto de Termodinêmica. Em particular, pretendemos nos concentrar em duas questões importantes dessa área de pesquisa, a saber, (I) a possibilidade de se atingir a eficiência de Carnot ao mesmo tempo em que a máquina produz potência finita (ou máxima) e (II) a existência de regimes em que a variação da eficiência em função da potência produzida é universal, ou seja, independente do sistema que constitui a máquina. Esses dois problemas bastante atuais da área de Termodinâmica Estocástica são acessíveis a estudantes de graduação através de modelos como o movimento Browniano. Nesse projeto, pretendemos atacar essas questões a partir de uma proposta já publicada na literatura e complementá-la com análises ainda não realizadas. Ao mesmo tempo, essa problemática permitirá uma ótima introdução aos desenvolvimentos recentes (e também antigos) sobre a física dos processos fora do equilíbrio.(AU)