Entropias generalizadas: vínculos termodinâmicos da Terceira Lei

dc.contributor.advisorSilva Júnior, Raimundo
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2680905746363331pt_BR
dc.contributor.authorBento, Eliângela Paulino
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5621970048397580pt_BR
dc.contributor.referees1Araújo, João Medeiros de
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3061734732654188pt_BR
dc.contributor.referees2Mohan, Madras Viswanathan Gandhi
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1995273890709490pt_BR
dc.contributor.referees3Nobre, Fernando Dantas
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2007917360087831pt_BR
dc.contributor.referees4Luz, Marcos Gomes Eleutério da
dc.contributor.referees4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2883331787707769pt_BR
dc.date.accessioned2017-10-23T23:34:52Z
dc.date.available2017-10-23T23:34:52Z
dc.date.issued2016-04-22
dc.description.abstractBased on the third law of Thermodynamics we ask whether or not generalized entropies satisfy this fundamental property. The third law states that the entropy approaches zero as the temperature (in absolute scale) also approaches zero. However, the entropy can vanish only at absolute zero temperature. In this context, we propose a direct analytical procedure to test if the generalized entropy satisfies the third law, assuming only very general assumptions for the entropy S and energy U of an arbitrary N-level classical system. Mathematically, the method relies on exact calculation of the parameter _ = dS=dU in terms of the microstate probabilities pi. Finally, we determine the relation between the low entropy limit S ! 0 (or more generally Smin) and the low-temperature limit _ ! +1. For comparison, we apply the method to the entropy Boltzmann (standard model), and Kaniadakis Tsallis (generalized models). For the latter two, we illustrate the power of the method by unveiling the ranges of their parameters for which the third law is satisfied. For _-entropy, the values usually assumed in the literature to _ parameter obeys the third law ( - 1 < _ < 1). However, for the q-entropy the same is not true. We show that the q-entropy can vanish at nonzero temperature in certain ranges of q. These results and their consequences are discussed in this thesis. As a concrete example, we consider the paradigmatic one-dimensional Ising model, which is one of the most important models in all of physics. Classically, the Ising model is solved in the canonical ensemble, but it can also solved exactly in nonstandard ensembles using generalized entropies.pt_BR
dc.description.resumoCom base na terceira lei da Termodinâmica, questionamos se as entropias generalizadas satisfazem ou não esta propriedade fundamental. Em linhas gerais, a terceira lei afirma que, para sistemas com estados fundamentais não degenerados em equilíbrio, a entropia se aproxima de zero conforme a temperatura (em escala absoluta) também se aproxima de zero. No entanto, a entropia pode desaparecer apenas com a temperatura no zero absoluto. Neste contexto, propomos um procedimento analítico direto para testar se uma entropia generalizada satisfaz a terceira lei, assumindo apenas uma forma geral de entropia S e energia U de um sistema de N níveis clássico arbitrário. Matematicamente, o método depende do cálculo exato do parâmetro _ = dS=dU em termos das probabilidades de microestados pi. Finalmente, determinamos a relação entre o limite mínino da entropia S ! 0 (ou, mais geral, S ! Smin) e o limite mínimo de temperatura _ ! 1. A nível de comparação, aplicamos o método para as entropias de Boltzmann-Gibbs (modelo padrão), Kaniadakis e Tsallis (modelos generalizados). Para as duas últimas, ilustramos o poder do método calculando os intervalos dos parâmetros entrópicos em que a entropia satisfaz a terceira lei. Os resultados obtidos mostraram que, para a _-entropia, os valores usualmente atribuídos ao parâmetro _ satisfazem a terceira lei ( - 1 < _ < 1). Entretanto, para a q-entropia o mesmo não ocorre. Mostramos que, a q-entropia pode desaparecer a temperaturas diferentes de zero para certos valores de q. Como exemplo concreto, consideramos o modelo de Ising unidimensional com interações de primeiros vizinhos, o qual é um dos mais importantes modelos em toda a física. Classicamente, o modelo de Ising é resolvido por meio do ensemble canônico, porém ele também pode ser resolvido por meio de ensembles generalizados.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.identifier.citationBENTO, Eliângela Paulino. Entropias generalizadas: vínculos termodinâmicos da Terceira Lei. 2016. 97f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24145
dc.languageporpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectTermodinâmicapt_BR
dc.subjectMecânica estatísticapt_BR
dc.subjectEntropias generalizadaspt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApt_BR
dc.titleEntropias generalizadas: vínculos termodinâmicos da Terceira Leipt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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