WikiEdge:ArXiv速遞/2025-05-27

摘要

• 原文標題：The non-equilibrium thermodynamics of active suspensions
• 中文標題：活性懸浮體系的非平衡熱力學
• 發佈日期：2025-05-27 10:43:26+00:00
• 作者：Pierre Gaspard
• 分類：cond-mat.soft, physics.chem-ph
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2505.21009v1

中文摘要：摘要：本文研究了由自驅動膠體粒子組成的活性懸浮體系。其推進機制源於異相催化和擴散電泳耦合作用下化學反應產生的分子濃度梯度與流體速度的相互作用，從而將化學自由能轉化為機械運動。通過顯式考慮活性粒子內部自由度（即確定取向的歐拉角），我們建立了此類活性懸浮體系的非平衡態熱力學理論。膠體粒子的分佈函數定義在其位置與取向構成的六維構型空間中，該空間完整表徵了活性體系中極性、向列相及更高階的取向序。局部吉布斯和歐拉熱力學關係通過膠體分佈函數表達，其動力學由六維局部守恆方程支配。基於膠體、分子組分、質量、線性動量和能量的局部守恆方程與動力學方程，我們推導出所有貢獻於熵產率的過程，並確定了其熱力學力（親和勢）與耗散電流密度。非平衡本構關係通過居里對稱原理和基於微觀可逆性的昂薩格-卡西米爾倒易關係獲得。由此，針對由球形Janus粒子組成的等溫、不可壓縮、稀薄懸浮體系，所有機械化學耦合係數均可根據流體溶液與固體顆粒間的界面特性及化學流體動力學完全確定。最終建立了此類活性體系熵產率的完整表達式。