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

Autor(es)

Pedro Eduardo Harunari

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física (IF/SBI)
• Data de defesa: 2022-11-03

Membros da banca

Carlos Eduardo Fiore dos Santos; Marcus Vinicius Segantini Bonança; Ronald Dickman; Domingos Sávio Pereira Salazar; Andre de Pinho Vieira

• Orientador: Carlos Eduardo Fiore dos Santos

Resumo

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. (AU)

• Processo FAPESP: 17/24567-0 - Transição de fase, desordem temporal e produção de entropia em sistemas com simetria de inversão
• Beneficiário: Pedro Eduardo Harunari
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto