WikiEdge:ArXiv速递/2025-05-27

摘要

• 原文标题：The non-equilibrium thermodynamics of active suspensions
• 中文标题：活性悬浮体系的非平衡热力学
• 发布日期：2025-05-27 10:43:26+00:00
• 作者：Pierre Gaspard
• 分类：cond-mat.soft, physics.chem-ph
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2505.21009v1

中文摘要：摘要：本文研究了由自驱动胶体粒子组成的活性悬浮体系。其推进机制源于异相催化和扩散电泳耦合作用下化学反应产生的分子浓度梯度与流体速度的相互作用，从而将化学自由能转化为机械运动。通过显式考虑活性粒子内部自由度（即确定取向的欧拉角），我们建立了此类活性悬浮体系的非平衡态热力学理论。胶体粒子的分布函数定义在其位置与取向构成的六维构型空间中，该空间完整表征了活性体系中极性、向列相及更高阶的取向序。局部吉布斯和欧拉热力学关系通过胶体分布函数表达，其动力学由六维局部守恒方程支配。基于胶体、分子组分、质量、线性动量和能量的局部守恒方程与动力学方程，我们推导出所有贡献于熵产率的过程，并确定了其热力学力（亲和势）与耗散电流密度。非平衡本构关系通过居里对称原理和基于微观可逆性的昂萨格-卡西米尔倒易关系获得。由此，针对由球形Janus粒子组成的等温、不可压缩、稀薄悬浮体系，所有机械化学耦合系数均可根据流体溶液与固体颗粒间的界面特性及化学流体动力学完全确定。最终建立了此类活性体系熵产率的完整表达式。