利用Fokker-Planck方程研究非平衡系统的熵产生

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熵的概念在热力学和统计力学中具有非常重要的地位,因此研究非平衡系统的熵产生从来就是本领域的国际前沿热点问题。本文研究了由Fokker-Planck方程方法来描述非平衡系统的熵产生速率。所用的方法基于Schnakenberg曾经由描述非平衡系统的Master方程给出的一个熵产生的方程式,因此需要系统转移概率的信息。通常,要获得转移概率是困难的。本文利用描述非平衡系统的Fokker-Planck方程中的条件概率推导了转移概率,由此获得了一个新的熵产生速率方程。该方程可以用于计算由 Fokker-Planck方程描述的具有连续状态的非平衡系统熵产生,相比Schnakenberg的熵产生方程更具可操作性和广泛的适用性,也更容易计算。  在得到熵产生新方程之后,作为本文提出的新方法的应用例子,我们对某些特殊方程和过程进行了计算,其中包括 Smoluchowski方程和Ornstein-Uhlenbeck过程。同时也讨论了定态幂律分布下的熵产生。推导了这些情况下的非平衡系统熵产生速率,得到了与其他学者使用不同方法相同的结果,因此在一定程度上证明了本文方法的正确性和有效性。
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