全息斯特林发动机与实现卡诺效率的途径

该团队计算了可逆斯特林发动机在有无回热装置情况下的效率,研究对象涵盖范德瓦尔斯流体、量子理想气体(玻色与费米)、玻色-爱因斯坦凝聚态、热共形场理论(CFT)以及全息CFT等多种工质。回热装置作为内部热量循环机制,通过减少与外部热源净热交换来提升效率。在回热式斯特林循环中,两条等容分支间的本征热量失配起核心作用:它既控制着效率对卡诺极限的偏离程度,也量化了内部交换热量能被完美循环利用的程度。该团队提出了达到卡诺效率的普适充分条件——定容热容与体积无关,从而确保等容热量失配为零。虽然该条件在经典理想气体和范德瓦尔斯流体中成立,但量子理想气体和CFT工质却违背此条件。对于与AdS-史瓦西黑洞和AdS-赖斯纳-诺德斯特洛姆黑洞对偶的热CFT态,该团队推导出斯特林效率的精确表达式。在固定势系综中,研究表明斯特林效率在大势极限下渐近趋近卡诺值,且存在回热装置时收敛速度更快。

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提交arXiv: 2026-04-17 07:52

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