|
|
Thermophoretic and Hydrodynamic Interactions in Artificial Active Matter
Kolář, Martin ; Holubec, Viktor (vedoucí práce) ; Tůma, Karel (oponent)
V posledních letech se významně zintenzivnil výzkum umělé aktivní hmoty pro její potenciální praktické využití a příslib pochopení interakcí a kolektivního chování živých organismů. Výzkum je prováděn na všech úrovních - experimentální, teoretické a num- erické. Tato práce představuje přístup pomocí numerických simulací založený na řešení parciálních diferenciálních rovnic pocházejících z rámce mechaniky kontinua. Získané výsledky mohou být použity k předpovědi dynamiky a termodynamiky systému nebo mohou sloužit jako vstupní data pro stochastické simulace. Pomocí tohoto přístupu je rovněž možné simulovat skutečné laboratorní experimenty numericky. 1
|
|
| |
|
| |
|
|
Aktivní Brownovské rohatky
Kolář, Martin ; Holubec, Viktor (vedoucí práce) ; Novotný, Tomáš (oponent)
V současné době intenzivně zkoumanou oblastí fyziky jsou Aktivní Brownovské ro- hatky, zařízení schopná usměrnit pohyb částic využitím jejich aktivity. V bakalářské práci jsme navrhli rohatku fungující pouze díky prostorové závislosti rychlosti částice, a tedy bez využití periodických potenciálů či stěn. Její funkčnost jsme ověřili pomocí dvou vzá- jemně nezávislých numerických metod. Naším hlavním výsledkem je závislost toku prav- děpodobnosti částice na parametrech popisujících poměrný vliv aktivity a difúze na pohyb částice. Pomocí střední hodnoty orientace částice jsme znázornili její chování v rohatce. To nám umožnilo odhalit, jak rohatka funguje. 1
|
|
|
Nonequilibrium Thermodynamics of Small Systems
Holubec, Viktor
Název práce: Nerovnovážná termodynamika malých systémů Autor: Viktor Holubec Ústav: Ústav teoretické fyziky Vedoucí práce: Doc. RNDr. Petr Chvosta, CSc., Katedra makromolekulární fyziky Abstrakt: V této práci zkoumáme mikroskopický motor založený na dvouhladinovém systému udržovaném vnějším působením v nerovnovážném stavu. Operační cyklus tohoto motoru se skládá ze dvou taktů, během nichž se energie obou hladin mění lineárně s časem. Pravděpodobnosti obsazení jednotlivých hladin, odrážející (zpožděnou) reakci systému na vnější působení, se řídí Pauliho rovnicí. V práci uvádíme přesné řešení této pohybové rovnice a s jeho pomocí diskutujeme termodynamické vlastnosti motoru. Zkoumáme například účinnost a výkon motoru v závislosti na parametrech modelu. Dále představujeme složený stochastický proces, který sleduje v daném čase jak pravděpodobnosti obsazení hladin, tak práci vykonanou na systému během předchozího vývoje. Uvádíme přesný výpočet evolučního operátoru pro složený proces a s jeho pomocí diskutujeme hustotu pravděpodobnosti pro práci vykonanou během operačního cyklu motoru. Při silně nevratném průběhu cyklu vykazuje tato hustota značné odlišnosti od běžného Gaussovského tvaru. Klíčová slova: termodynamika malých systémů, hustota pravděpodobnosti pro práci
|
|
|
Quantum thermodynamics
Sedlák, Oldřich ; Holubec, Viktor (vedoucí práce) ; Chvosta, Petr (oponent)
Kvantová koherence se považuje za jednu z cest vedoucích ke zlepšení kvan- tových technologií. Tato práce analyzuje model kvantového tepelného motoru inspirovaného Dorfmanem a spol. (PNAS svazek 110 č. 8) za použití stan- dardní markovovské kvantové optické mistrovské rovnice v Lindbladově formě. Stacionární koherence v tomto modelu vzniká na dvou degenerovaných energet- ických hladinách a její vliv je výrazný při shodném natočení odpovídajících dipólových momentů přechodů. Při maximálním natočení je proud ve sta- cionárním stavu vysoce závislý na relativní fázi a jeví známky kvantové in- terference. Numerické výpočty naznačují možné zvýšení proudu nad klasickou limitu. 1
|
|
|
Zkoumání nových definic termodynamické účinnosti
Klimovič, Filip ; Holubec, Viktor (vedoucí práce) ; Ryabov, Artem (oponent)
Představíme jednoduchý diskrétní model molekulárního tepelného motoru. Běh motoru je silně ovlivněn tepelným pohybem okolních molekul. Proto termodynamické veličiny tepla a práce pozorované na mezoskopické úrovni fluktuují. Zaměříme se na účinnost motoru, která je též fluktuující veličinou. Pravděpodobnostní rozdělení zmíněných veličin vyšetřujeme analyticky i pomocí Monte Carlo simulací. Analytické výpočty provádíme exaktně pro krátké trajektorie, pro dlouhé s využitím teorie velkých deviací. Kromě hodnot zkoumáme na účinnosti i samotnou definici. Na výsledcích demonstrujeme zajímavé vlastnosti funkce velkých deviací pro účinnost, které uvádí literatura. Ukážeme však, že existuje jednoduchý příklad motoru, pro který vlastnosti funkce velkých deviací považované za obecné neplatí. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Study of the relaxation into a stochastic limit cycle
Hrubovský, Martin ; Holubec, Viktor (vedoucí práce) ; Šomvársky, Ján (oponent)
Uvažujeme mikroskopický dvojhladinový systém v kontakte s tepel- ným rezervoárom. Predpokladáme periodický časový priebeh rozdielu energií jeho stavov a Markovovskú dynamiku systému. Z príslušnej riadiacej rovnice do- spejeme k analytickému riešeniu dynamiky, ktoré formulujeme v tvare matice- propagátora. Za predpokladu detailnej rovnováhy vypočítame rozdelenie prav- depodobností stavov zodpovedajúce limitnému cyklu (periodický priebeh prav- dep. stavov po dostatočnom počte periód) ako vlastný vektor spomínaného pro- pagátora. Ďalej nájdeme transcendentálnu rovnicu pre počiatočnú podmienku vedúcu k minimálnej produkcii entropie za prvú periódu vývoja. Tieto výsledky rozvinieme do prvého rádu parametra ireverzibility. Zisťujeme, že pre neveľký parameter ireverzibility (pomalá zmena rozdielu energií) je ich priemer rovno- vážnym Boltzmannovým rozdelením pre daný okamih. 1
|
|
|
Theoretical description of unequilibrium energy transformation processes on the level of molecular structures
Holubec, Viktor ; Chvosta, Petr (vedoucí práce) ; Netočný, Karel (oponent) ; Maass, Philipp (oponent)
Název práce: Teoretický popis nerovnovážných procesů transformace energie na úrovni molekulárních struktur Autor: Viktor Holubec Katedra: Katedra makromolekulární fyziky Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Petr Chvosta, CSc., Katedra makro- molekulární fyziky Abstrakt: Práce je věnována termodynamice mezoskopických systémů, které jsou vystaveny časově závislým vnějším silám. Systémů tak malých, že neplatí termodynamická limita a explicitně se vyjevuje pravděpodobnostní charakter druhého termody- namického zákona. Tepelné síly jsou srovnatelné s ostatními silami působícími na systém a musí být tedy explicitně zahrnuty ve výchozí pohybové rovnici. Pro diskrétní systémy je pohybovou rovnicí mistrovská rovnice, pro spojité systémy Fokker-Planckova rovnice. V první části práce studujeme dynamiku a energetiku mezoskopických systémů v průběhu nerovnovážných izotermických procesů. Vzh- ledem k stochastickému charakteru dynamiky je náhodnou veličinou i práce ko- naná na systému vnějšími silami. Pro několik modelových systémů odvozujeme přesný analytický tvar hustoty pravděpodobnosti pro práci. Explicitní formule jsou důležité zejména s ohledem na analýzu experimentálních dat při současném využití nedávno...
|
|
|
Nonequilibrium Thermodynamics of Small Systems
Holubec, Viktor
Název práce: Nerovnovážná termodynamika malých systémů Autor: Viktor Holubec Ústav: Ústav teoretické fyziky Vedoucí práce: Doc. RNDr. Petr Chvosta, CSc., Katedra makromolekulární fyziky Abstrakt: V této práci zkoumáme mikroskopický motor založený na dvouhladinovém systému udržovaném vnějším působením v nerovnovážném stavu. Operační cyklus tohoto motoru se skládá ze dvou taktů, během nichž se energie obou hladin mění lineárně s časem. Pravděpodobnosti obsazení jednotlivých hladin, odrážející (zpožděnou) reakci systému na vnější působení, se řídí Pauliho rovnicí. V práci uvádíme přesné řešení této pohybové rovnice a s jeho pomocí diskutujeme termodynamické vlastnosti motoru. Zkoumáme například účinnost a výkon motoru v závislosti na parametrech modelu. Dále představujeme složený stochastický proces, který sleduje v daném čase jak pravděpodobnosti obsazení hladin, tak práci vykonanou na systému během předchozího vývoje. Uvádíme přesný výpočet evolučního operátoru pro složený proces a s jeho pomocí diskutujeme hustotu pravděpodobnosti pro práci vykonanou během operačního cyklu motoru. Při silně nevratném průběhu cyklu vykazuje tato hustota značné odlišnosti od běžného Gaussovského tvaru. Klíčová slova: termodynamika malých systémů, hustota pravděpodobnosti pro práci
|
host ::
RSS.