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2016 年度 実績報告書

熱電効果と熱現象の統計力学

研究課題

研究課題/領域番号 26400404
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

齊藤 圭司  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (90312983)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード非平衡物理学
研究実績の概要

エントロピー生成の時間発展の性質を調べた。特に大偏差性の調べた。通常、エントロピー生成に関する分布と大偏差的性質は、測定時間幅を固定しその時間内でのエントロピー分布を考える。当研究では、逆に考えた。つまり、ターゲットとなるエントロピーを設定し、そのエントロピーが出現する時間分布を探るのである。これは、ランダムウォークなどでよく行われるFirst passage time distribution をエントロピーに対して行うことに相当する。大偏差性を考慮すると、時間分布の漸近挙動は普遍的になることが示された。
また、熱が仕事に変換される熱機関に関する基礎的な研究も行った。カルノーサイクルに見るように、熱効率が最大、つまりカルノー効率に達成すると仕事率は消失すると考えられる。この性質は普遍的であると思われているが、その背後にある本質が何なのかは分かっていなかった。熱力学第二法則はこの性質を導出しないことも、これまでの我々の研究で分かっていた。そこで、今回、マルコフな時間発展に限定した時、厳密に熱効率と仕事率に関するトレードオフ関係式が導出できること示すことに成功した。この関係式から、カルノー効率が仕事率消失を意味するを厳密に示すたことになる。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] ICTS(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      ICTS
  • [雑誌論文] Waiting for rare entropic fluctuations2016

    • 著者名/発表者名
      Keiji Saito and Abhishek Dhar
    • 雑誌名

      Europhysics Letters

      巻: 114 ページ: 50004/1-6

    • DOI

      https://doi.org/10.1209/0295-5075/114/50004

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Universal trade-off relation between power and efficiency for heat engines2016

    • 著者名/発表者名
      Naoto Shiraishi, Keiji Saito and Hal Tasaki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 117 ページ: 190601/1-5

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.190601

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Universal Fluctuations of Single-Particle Diffusivity in Quenched Environment2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto, Eli Barkai and Keiji Saito
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 117 ページ: 180602/1-5

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.180602

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Energy current fluctuations based on fluctuating hydrodynamic theory2017

    • 著者名/発表者名
      Keiji Saito
    • 学会等名
      Physical and mathematical approaches to interacting particle systems: In honer of 70th birthday of Herbert Spohn
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2017-01-11 – 2017-01-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 熱効率と仕事率をめぐって:熱力学の基礎を固める観点から2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤圭司
    • 学会等名
      第5回理研シンポジウム2017 明るい未来の光熱エネルギー
    • 発表場所
      理化学研究所 (埼玉和光市)
    • 年月日
      2017-01-10 – 2017-01-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Universal trade-off relation between power and efficiency for heat to work conversion2016

    • 著者名/発表者名
      Keiji Saito, Naoto Shiraishi and Hal Tasaki
    • 学会等名
      Thermal and electronic transport in nanostructures
    • 発表場所
      Natal, (Brasil)
    • 年月日
      2016-10-31 – 2016-11-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Trade-off relation between power and efficiency for heat engines2016

    • 著者名/発表者名
      Keiji Saito, Naoto Shiraishi and Hal Tasaki
    • 学会等名
      Nonequilibrium processes at the nanoscale
    • 発表場所
      Beijing (china)
    • 年月日
      2016-07-25 – 2016-09-02
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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