A possible inadequacy of a recent proposal for redefining heat and work in quantum thermodynamics

Abstract

A primeira identificação de um sistema quântico aberto como um modelo para um motor térmico quântico data de 1959. Desde então, a física não tem um conjunto concreto de fórmulas para definir, com precisão, como lidar com o calor e trabalhar no contexto de conjuntos quânticos . Uma das propostas mais proeminentes, que foi afirmada pelo artigo de R. Alicki de 1979, tem um regime de validade limitado e pode levar a algumas inconsistências com relação à primeira lei da termodinâmica. Várias abordagens para o problema foram propostas, levando a um novo conjunto de definições para calor e trabalho em termodinâmica quântica. Particularmente, novas redefinições para calor e trabalho foram introduzidas, as quais são baseadas na entropia de von Neumann. Nosso objetivo aqui é apresentar essa nova formulação, bem como sua motivação e investigar as consequências dessas fórmulas. Estudamos alguns modelos simples que empregam esse novo conjunto de definições. Nossa análise mostra um comportamento peculiar dos sistemas quânticos quando esse novo formalismo é dado como certo, possivelmente indicando uma inadequação dessas novas definições.