O que é quântico em máquinas térmicas quânticas?

Claudio Macedo
15/10/2015

Esquema de uma máquina térmica por Keta / Wikimedia Commons. O calor (Q) flui da fonte quente (T1) para a fria (T2) passando pela máquina térmica (C). No ciclo, a máquina realiza um trabalho (W).
Esquema de uma máquina térmica. O calor (Q) flui da fonte quente (T1) para a fria (T2) passando pela máquina térmica (C). No ciclo, a máquina realiza um trabalho (W). [1]
A termodinâmica quântica estuda propriedades termodinâmicas de sistemas quânticos com poucas partículas. Particularmente, têm sido analisadas propriedades de máquinas térmicas em que a substância de trabalho é um objeto quântico. Surpreendentemente, essas máquinas têm mostrado propriedades com notáveis semelhanças com as de máquinas térmicas clássicas. Isso fez surgir a questão: o que é quântico em máquinas térmicas quânticas?

Pesquisadores de Israel [2] começaram a responder esse questionamento. Eles identificaram dois tipos de mecanismos na produção de trabalho em motores térmicos quânticos: o coerente (quântico) e o estocástico (clássico). A seguir, eles calcularam um limite para a potência dos motores estocásticos. Com isso, eles encontraram o que é chamado de “assinatura quântica”: potência acima deste limite é evidência de mecanismo coerente, isto é, de efeito quântico [3].

A partir desse estudo [3], as medidas termodinâmicas de motores térmicos podem revelar a presença de efeitos quânticos no trabalho produzido.

Podemos esperar que esses resultados possam conduzir à descoberta de novas “assinaturas termodinâmicas quânticas”. Por exemplo, é possível que o emaranhamento quântico [4] afete as medições termodinâmicas de forma similar à coerência quântica.

[1] Crédito da imagem: Keta / Creative Commons (CC BY 2.5). URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carnot_engine_scheme.svg.

[2] Instituição: Hebrew University of Jerusalem (Israel).

[3] R Uzdin et al. Equivalence of Quantum Heat Machines, and Quantum-Thermodynamic Signatures. Physical Review X 5, 031044 (2015).

[4] Post relacionado: Ação a distância no mundo quântico.

Como citar este artigo: Claudio Macedo. O que é quântico em máquinas térmicas quânticas? Saense. URL: http://www.saense.com.br/2015/10/o-que-e-quantico-em-maquinas-termicas-quanticas/. Publicado em 15 de outubro (2015).

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Claudio Macedo

Doutor em Física. Divulgador de Ciência. Professor da Universidade Federal de Sergipe (1976-2016).
Escreve sobre Temas Variados da Ciência no Saense.

4 thoughts on “O que é quântico em máquinas térmicas quânticas?”

  1. A equação para os gases reais , Van der Walls, se torna uma equação cúbica e apresenta três resultados distintos para a pressão crítica. Essa equação não traduziria uma anomalia? Van der walls fala em continuidade na transição gas-líquido, equações cúbicas não são para sistemas não-lineares?

    1. Luiz, A equação de Van der Walls foi criada a partir de dados experimentais, isto é, ela é uma equação fenomenológica. Os resultados obtidos a partir dela são aproximados. O grande mérito dela é apresentar a transição de fase, mesmo que um comportamento anômalo. Obrigado pelo comentário. Abs

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