Irreversibility and Dissipation in Microscopic Systems (eBook)
XXI, 211 Seiten
Springer International Publishing (Verlag)
9783319070797 (ISBN)
After an insightful introductory part on recent developments in the thermodynamics of small systems, the author presents his contribution to a long-standing problem, namely the connection between irreversibility and dissipation. He develops a method based on recent results on fluctuation theorems that is able to estimate dissipation using only information acquired in a single, sufficiently long, trajectory of a stationary nonequilibrium process. This part ends with a remarkable application of the method to the analysis of biological data, in this case, the fluctuations of a hair bundle.
The third part studies the energetics of systems that undergo symmetry breaking transitions. These theoretical ideas lead to, among other things, an experimental realization of a Szilard engine using manipulated colloids.
This work has the potential for important applications ranging from the analysis of biological media to the design of novel artificial nano-machines.
Part I Introduction.- Introduction.- Small-Scale Thermodynamics.- Part II Irreversibility and Dissipation.- Dissipation and Kullback-Leibler Divergence.- Estimating the Kullback-Leibler Divergence.- A Case Study: The Flashing Ratchet.- Application To Biology: The Ear Hair Bundle.- Part III Experimental Tests and Applications of Stochastic Thermodynamics.- Energetics of Symmetry Breaking.- Effective Heating With Random Forces.- Part IV Conclusions.- Conclusions and Outlook.- Appedices.
| Erscheint lt. Verlag | 13.6.2014 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Springer Theses | Springer Theses |
| Zusatzinfo | XXI, 211 p. 75 illus., 41 illus. in color. |
| Verlagsort | Cham |
| Sprache | englisch |
| Themenwelt | Naturwissenschaften ► Biologie |
| Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie ► Thermodynamik | |
| Technik | |
| Schlagworte | Brownian Engines • Flashing Ratchets • Fluctuation Theorems • Irreversibility and Dissipation • Kullback-Leibler Divergence • Optical Tweezers • Stochastic Thermodynamics • Thermodynamics in Microscopic Systems |
| ISBN-13 | 9783319070797 / 9783319070797 |
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