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Thermodynamics of underdamped Brownian collisional engines: General features and resonant phenomena

Texto completo
Autor(es):
Forgo, Gustavo A. L. ; Filho, Fernando S. ; Akasaki, Bruno A. N. ; Fiore, Carlos E.
Número total de Autores: 4
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: PHYSICAL REVIEW E; v. 110, n. 5, p. 10-pg., 2024-11-20.
Resumo

Collisional Brownian engines have been proposed as alternatives to nonequilibrium nanoscale engines. However, most studies have focused on the simpler overdamped case, leaving the role of inertia much less explored. In this work, we introduce the idea of collisional engines to underdamped Brownian particles, where at each stage the particle is sequentially subjected to a distinct driving force. A careful comparison between the performance of underdamped and overdamped Brownian work-to-work engines has been undertaken. The results show that underdamped Brownian engines generally outperform their overdamped counterparts. A key difference is the presence of a resonant regime in underdamped engines, in which both efficiency and power output are enhanced across a broad set of parameters. Our study highlights the importance of carefully selecting dynamics and driving protocols to achieve optimal engine performance. (AU)

Processo FAPESP: 24/03763-0 - Termodinâmica estocástica de máquinas térmicas coletivas: Reservatórios finitos, flutuações e diferentes projeções
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Processo FAPESP: 22/15453-0 - Materiais quânticos correlacionados
Beneficiário:Eduardo Miranda
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 21/03372-2 - Termodinâmica estocástica de transições de fase e de sistemas periódicos
Beneficiário:Carlos Eduardo Fiore dos Santos
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 22/16192-5 - Estatística de trabalho e eficiência de máquinas térmicas interagentes
Beneficiário:Gustavo Antonio Leme Forão
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto