Tese de Doutorado #375 – Leonardo Ferreira Calazans – 11/12/2020 - Pós-graduação
Autor: Leonardo Ferreira Calazans
Prof. Ronald Dickman (Orientador)
Prof. Allbens Atman Picardi Faria
Prof. André Cardoso Barato
Prof. Mário José de Oliveira
Para modelos estocásticos em rede em estado estacionário de não equilíbrio (EENE) é possível definir potencial químico e temperatura via coexistência com reservatórios térmicos e de partículas. Neste trabalho investigamos as consequências destas definições na construção da Termodinâmica de Estados Estacionários (TEE). Essa pesquisa é parte de uma investigação mais ampla sobre a possibilidade de construção de uma teoria termodinâmica longe do equilíbrio. Assim, investigamos a definição de uma função entropia para a TEE via a integração termodinâmica de parâmetros intensivos. Determinando a distribuição de probabilidade sobre configurações para três modelos que apresentam EENE, mostramos que a entropia termodinâmica não é uma função de estado e é diferente da entropia de Shannon. Para o gás de rede dirigido com exclusão de primeiros vizinhos (NNE), estudamos se a descrição quando o sistema tem número fixo de partículas é equivalente àquela quando o sistema está em contato com um reservatório de partículas com potencial químico determinado. Por analogia com o equilíbrio, chamamos as duas situações de ensemble canônico e grande canônico. Fornecemos evidências numéricas de que as duas descrições são equivalentes no limite termodinâmico. Por fim, investigamos se as propriedades macroscópicas do NNE dependem da maneira como a troca de partículas é realizada com o sistema (e. g., uma por vez ou aos pares). No equilíbrio, devido a forma canônica da distribuição de probabilidade, tais propriedades independem de como a troca é realizada, e encontramos que, fora do equilíbrio, essa independência não se mantém. Esse resultado, tem algumas implicações importantes, como diferentes predições físicas para cada esquema de troca e violações da Segunda Lei da termodinâmica.