چکیده:
زمینه و هدف : مکانیک کوانتومی رفتار فیزیکی سیستم های واقعی و تعاملات آنها در مقیاس اتمی و زیراتمی را توضیح می دهد. ترمودینامیک نیز شاخه ی دیگری از فیزیک است که ارتباط گرما و دما را با انرژی و کار توضیح می دهد. ترمودینامیک به خاطر فرایند افزایش بازده دستگاه های ترمودینامیکی کشف شد. با ترکیب ترمودینامیک و مکانیک کوانتومی می-توان به ایجاد ترمودینامیک کوانتومی رسید، که در این مقاله به مطالعه آن خواهیم پرداخت .
روش تحقیق : این مقاله به صورت مروری و با با بررسی منابع کتابخانه ای و مقاله ها و پایان های انجام شده در این زمینه نگارش شده است .
یافته ها و نتیجه گیری: اگرچه علم ترمودینامیک ، نسبت به نظریه کوانتومی، قدمت زیادی داشته و با دیدی ماکروسکوپی به دنیا می نگرد، اما تلفیق این دو علم ، ترکیب طلایی به نام ترمودینامیک کوانتومی را می سازد. در سال های اخیر، انقلابی در مفاهیم ترمودینامیک پدید آمده ، که از آن به عنوان یک کودک نوپا در میان نظریه های فیزیکی یاد می کنند. در این نظریه ، گسترش اطلاعات از طریق سیستم های کوانتومی توصیف می شود.
خلاصه ماشینی:
اگرچه نظریه ترمودینامیک کلاسیک در ابتدا سعی در بهبود کارایی موتورهای بخار داشت اما ترمودینامیک امروزی برای گسترش ماشینهای کوانتومی، تلاش می کند (٢) ترمودینامیک کوانتومی یکی از نوین ترین رشته های علم امروز محسوب می شود و سعی بر آن دارد دانش کوانتوم را با علوم حرارت آشتی دهد.
بر اساس قانون دوم ترمودینامیک ، کیفیت انرژی در اثر انتقال از یک جسم گرم به جسم سرد تا زمانی که اختلاف دمای بین دو جسم از بین برود، کاهش یافته ، بطوری که انرژی بی نظم تر و کم اثرتر شده و جهان به سمتی حرکت میکند که دیگر قادر به انجام کاری نخواهد بود که از آن به عنوان دمای مرگ یاد میکنند.
از دیدگاه آماری میتوان گفت : راه های متعددی برای توزیع انرژی میان ذرات یک سیستم وجود دارد، بنابراین ذرات دائما در حال حرکت و برهمکنش با یکدیگر هستند و به طور طبیعی به سمتی حرکت میکنند که انرژی به اشتراک گذاشته شده ، افزایش یابد، اما ماکسول از یک آزمایش ذهنی به نام شیطان ماکسول (Maxwell’s demon) سخن گفت .
ترمودینامیک از دیدگاه تقارن رابطه بین اطلاعات ، انرژی و دیگر کمیت های مشخص (که میتوانند تغییراتی در قوانین ترمودینامیکی ایجاد نمایند، اما هرگز نابود نشوند)، موضوع پژوهشی است که توسط دو گروه مجزا از دانشمندان همزمان در مجله علمی Nature منتشر شده است .
; “Quantum thermodynamic cycles and quantum heat engines”.
; “The Second Law, Maxwell’s Demon, andWork Derivable from Quantum Heat Engines”.
; Zhang, P and Sun, C, P.