Resumen:
En la presente tesis estudiamos el efecto que tienen fenómenos puramente cuánticos, como correlaciones y coherencias cuánticas, en distintos procesos termodinámicos. En particular, analizamos procesos de carga disipativos de baterías, donde la energía del sistema que juega el rol de batería es aumentada acoplando el sistema a un reservorio térmico con una interacción que no conserva la energía. Diseñamos un proceso de carga disipativo para baterías compuestas por N sistemas en el cual utilizamos una interacción entre sistemas y reservorio que genera correlaciones entre los constituyentes de la batería. Encontramos que en este proceso existe una relación entre en la potencia y la generación de correlaciones, cuando se generan correlaciones la potencia es superior a los límites encontrados anteriormente para procesos de carga unitarios, donde la batería está compuesta por sistemas cerrados. Encontramos también una relación directa entre la cantidad de correlaciones generadas y la mejora en potencia para una batería compuesta por dos sistemas cuánticos de dos niveles. Además, para baterías formadas por un único sistema cuántico de dos niveles, observamos que la generación de coherencias en la base de la energía reduce el tiempo de carga, y además mejora la eficiencia del proceso de carga, ya que se requiere menor trabajo externo. En segundo lugar, basándonos en los resultados que obtuvimos para la carga de baterías, analizamos el efecto de la generación de coherencias en ciclos termodinámicos. Para esto diseñamos un ciclo análogo al de Otto, donde el sistema interactúa con dos reservorios térmicos. Eligiendo una interacción entre el sistema y los reservorios que no conserva la energía diseñamos un ciclo que opera entre estados fuera del equilibrio. Encontramos que, para estos ciclos, el mejor rendimiento se alcanza cuando se generan coherencias en la base de la energía durante una de las ramas. Esta propiedad se encuentra presente en ciclos de tiempo finito, donde el sistema no alcanza el estado estacionario al finalizar cada rama y también en ciclos de tiempo largo, donde los estados estacionarios son alcanzados por el sistema. Mostramos entonces dos ejemplos de procesos termodinámicos cuyo funcionamiento depende fuertemente de fenómenos tales como las correlaciones y las coherencias cuánticas.
Citación:
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Mayo, Franco. (2021). Estudio de baterías y máquinas térmicas en el régimen cuántico. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000101_Mayo
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Mayo, Franco. "Estudio de baterías y máquinas térmicas en el régimen cuántico". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2021.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000101_Mayo
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