Irreversibility and Dissipation in Microscopic Systems (eBook)
XXI, 211 Seiten
Springer International Publishing (Verlag)
978-3-319-07079-7 (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-10 | 3-319-07079-7 / 3319070797 |
| ISBN-13 | 978-3-319-07079-7 / 9783319070797 |
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