Sistemas compostos por partículas que interagem por meio de forças de longo alcance, corno sistemnas gravitacionais ou coulombianos, apresentam comportamentos distintos daqueles cujas forças são de curto alcance. No equilíbrio termodinâmico pode haver inequivalência entre ensembles, resultante da falta das propriedades de extensividade e aditividade. Porém, antes mesmo de atingir o equilíbrio, esses sistemas relaxam para estados estacionários cujas distribuições não são necessariamente de Maxwell-Boltzmann, em um processo evolutivo regido pela equação de Vlasov, ou equação de Boltzmann não-colisional. .A relaxação colisional para o equilíbrio ocorre somente após um tempo que diverge com o aumento do tamanho do sistema. Nesse trabalho, estudamos dois modelos.cujas interações são de longo alcance: o modelo Hamiltdnian Mean-Field, ou HMF, e o modelo HMF generalizado, ou gHMF. Nos dois casos, comparamos os resultados da mecânica estatística de equilíbrio no ensemble microcanônico e os estados estacionários de não-equilíbrio. Propo-- mos teorias fundamentadas na dinâmica de Vlasov para descrever os estados estacionários, e corroboramos nossas previsões através da simulação computacional da dinâmica de N corpos. / Systems composed of particles that interact by means of long-range forces, such as gravitational or Coulomb systems, present behaviors that differ from those with shortl range forces. In thermodynamic equilibrium ensembles may be inequivalent due to their lack of extensivity and additivity. However, even before reaching equilibrium, such systems become trapped in out-of-equilibrium stationary states characterized by distributions that are not necessarily Maxwell-Boltzmann, through a process which is governed by the Vlasov, or non-collisional Boltzrnann, equation. The collisional relaxation that leads to equilibrium only occurs•afterwards, after a period of time that diverges as the system size increases. In the present work, we study two models with long-range interactions: the Hamiltonian Mean Field (HMF) and the generalized Hamiltonian Mean-Field (gHMF) models. For both cases, we compare the results of equilibrium st"atistical mechanics in the microcanonical ensemble with the out-of-equilibrium stationary states. We propose theories based on Vlasov clynamics in order to describe these non-equilibrium states, and corroborate our results with numerical simulations of the N-body dynamics.

Sistemas compostos por partículas que interagem por meio de forças de longo alcance, corno sistemnas gravitacionais ou coulombianos, apresentam comportamentos distintos daqueles cujas forças são de curto alcance. No equilíbrio termodinâmico pode haver inequivalência entre ensembles, resultante da falta das propriedades de extensividade e aditividade. Porém, antes mesmo de atingir o equilíbrio, esses sistemas relaxam para estados estacionários cujas distribuições não são necessariamente de Maxwell-Boltzmann, em um processo evolutivo regido pela equação de Vlasov, ou equação de Boltzmann não-colisional. .A relaxação colisional para o equilíbrio ocorre somente após um tempo que diverge com o aumento do tamanho do sistema. Nesse trabalho, estudamos dois modelos.cujas interações são de longo alcance: o modelo Hamiltdnian Mean-Field, ou HMF, e o modelo HMF generalizado, ou gHMF. Nos dois casos, comparamos os resultados da mecânica estatística de equilíbrio no ensemble microcanônico e os estados estacionários de não-equilíbrio. Propo-- mos teorias fundamentadas na dinâmica de Vlasov para descrever os estados estacionários, e corroboramos nossas previsões através da simulação computacional da dinâmica de N corpos. / Systems composed of particles that interact by means of long-range forces, such as gravitational or Coulomb systems, present behaviors that differ from those with shortl range forces. In thermodynamic equilibrium ensembles may be inequivalent due to their lack of extensivity and additivity. However, even before reaching equilibrium, such systems become trapped in out-of-equilibrium stationary states characterized by distributions that are not necessarily Maxwell-Boltzmann, through a process which is governed by the Vlasov, or non-collisional Boltzrnann, equation. The collisional relaxation that leads to equilibrium only occurs•afterwards, after a period of time that diverges as the system size increases. In the present work, we study two models with long-range interactions: the Hamiltonian Mean Field (HMF) and the generalized Hamiltonian Mean-Field (gHMF) models. For both cases, we compare the results of equilibrium st"atistical mechanics in the microcanonical ensemble with the out-of-equilibrium stationary states. We propose theories based on Vlasov clynamics in order to describe these non-equilibrium states, and corroborate our results with numerical simulations of the N-body dynamics.

Nesta tese investigamos modelos irreversíveis dentro do contexto da mecânica estatística de não-equilíbrio motivados por alguns problemas de dinâmicas de populações biológicas. Procuramos identificar a existência de transições de fase e as classes de universalidade às quais os modelos pertencem. Além disso, buscamos modelos que capturem as principais características dos sistemas biológicos que procuramos descrever. Encontramos a solução analítica exata para o modelo suscetível-infectado-recuperado (SIR) em uma rede unidimensional. Investigamos o modelo suscetível-infectado-recuperado com infecção recorrente. Mostramos que o modelo pertence à classe de universalidade da percolação isotrópica, salvo pelos parâmetros em que se torna o processo de contato. Obtivemos também a linha de transição entre as fases em que há e não há propagação da epidemia, através de aproximações de campo médio e por simulações de Monte Carlo do modelo na rede quadrada. Investigamos uma dinâmica para duas espécies biológicas e dois nichos ecológicos; para tanto introduzimos um modelo estocástico irreversível de quatro estados. Concluímos que o modelo oferece uma descrição para as oscilações temporais das populações das espécies e para a alternância de dominância entre estas. Para chegar a esta conclusão, utilizamos simulações de Monte Carlo do modelo na rede quadrada, aproximações de campo médio e a abordagem da equação mestra de nascimento e morte, a qual, para grandes populações, pode ser aproximada por uma equação de Fokker-Planck que é associada a um conjunto de equações de Langevin. Por fim, usando simulações de Monte Carlo, analisamos a dinâmica de duas espécies biológicas e dois nichos ecológicos incluindo difusão. Novamente verificamos que o modelo gera cenários com oscilações temporais das populações das espécies e alternância de dominância entre estas. Ademais, concluímos que modelo pertence à classe de universalidade da percolação direcionada e obtivemos o diagrama de fase. / In this thesis we investigate irreversible models within the context of nonequilibrium statistical mechanics motivated by some problems of biological population dynamics. We look for dentifying the existence of phase transition and the universality classes to which the models belong. In addition to that, we look for models that capture the main characteristics of the biological systems which we are interested in describing. We found the exact analytic solution of the susceptible-infected-recovered (SIR) model on one-dimensional lattice. We investigated the susceptible-infected-recovered model with recurrent infection. We showed that the model belongs to the isotropic percolation universality class, except for the parameters that make the model become a contact process. We obtained the transition line between the phases in which there is propagation of the epidemic and in which there is not, by means of mean-field approximations and Monte Carlo simulations on a square lattice. Furthermore, we investigated a dynamic for two biological species and ecological niches; for this purpose we introduced an irreversible stochastic model with four states. We conclude that the modoffers a description of time oscillations of the species populations and of the alternating dominance between them. To achieve this conclusion we used Monte Carlo simulations of this model on a square lattice, mean-field approximation, and the birth and death master equation approach, which for large populations can be approximated by a Fokker-Planck equation that is associated to a set of Langevin equations. Finally, using Monte Carlo simulations, we analyzed a dynamic for two biological species and ecological niches including diffusion. Again, we verified that the model generates scenarios with time oscillations of the species populations and with alternating dominance between them. Also, we conclude that the model belongs to the directed percolation universality class and we found the phase diagram.

Sistemas compostos por partículas que interagem por meio de forças de longo alcance, corno sistemnas gravitacionais ou coulombianos, apresentam comportamentos distintos daqueles cujas forças são de curto alcance. No equilíbrio termodinâmico pode haver inequivalência entre ensembles, resultante da falta das propriedades de extensividade e aditividade. Porém, antes mesmo de atingir o equilíbrio, esses sistemas relaxam para estados estacionários cujas distribuições não são necessariamente de Maxwell-Boltzmann, em um processo evolutivo regido pela equação de Vlasov, ou equação de Boltzmann não-colisional. .A relaxação colisional para o equilíbrio ocorre somente após um tempo que diverge com o aumento do tamanho do sistema. Nesse trabalho, estudamos dois modelos.cujas interações são de longo alcance: o modelo Hamiltdnian Mean-Field, ou HMF, e o modelo HMF generalizado, ou gHMF. Nos dois casos, comparamos os resultados da mecânica estatística de equilíbrio no ensemble microcanônico e os estados estacionários de não-equilíbrio. Propo-- mos teorias fundamentadas na dinâmica de Vlasov para descrever os estados estacionários, e corroboramos nossas previsões através da simulação computacional da dinâmica de N corpos. / Systems composed of particles that interact by means of long-range forces, such as gravitational or Coulomb systems, present behaviors that differ from those with shortl range forces. In thermodynamic equilibrium ensembles may be inequivalent due to their lack of extensivity and additivity. However, even before reaching equilibrium, such systems become trapped in out-of-equilibrium stationary states characterized by distributions that are not necessarily Maxwell-Boltzmann, through a process which is governed by the Vlasov, or non-collisional Boltzrnann, equation. The collisional relaxation that leads to equilibrium only occurs•afterwards, after a period of time that diverges as the system size increases. In the present work, we study two models with long-range interactions: the Hamiltonian Mean Field (HMF) and the generalized Hamiltonian Mean-Field (gHMF) models. For both cases, we compare the results of equilibrium st"atistical mechanics in the microcanonical ensemble with the out-of-equilibrium stationary states. We propose theories based on Vlasov clynamics in order to describe these non-equilibrium states, and corroborate our results with numerical simulations of the N-body dynamics.

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_AntonioAndreChivanga_D.pdf: 8677842 bytes, checksum: ba6cd70cd586cec722ca5f4dafbb8b22 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo geral a busca de uma metodologia para determinação de eficiências nos processos de destilação, mediante estudo detalhado da influência de parâmetros físicos, térmicos, de transporte e hidráulicos pertencentes aos componentes, às misturas e de detalhes do equipamento de separação. Busca, por outro lado, também, estudar a modelagem de não equilíbrio e correlacioná-la com a modelagem de equilíbrio para melhor entendimento da definição e influência do conceito da eficiência. Dentro deste contexto, procedeu-se com uma modificação no procedimento convencional da correlação de O'Connell que determina a eficiência ao longo da coluna de destilação. Como resultado, foram obtidos perfis de eficiência e de variáveis do processo que contribuem para o entendimento dos fenômenos de transferência de calor e massa. Considerando-se as dificuldades encontradas em se estabelecer valores para a eficiência de prato e componente, desenvolveu-se a modelagem de colunas de destilação convencional e extrativa segundo o conceito de estágios de não equilíbrio. Nesta modelagem, são completamente eliminados os fatores de correção empíricos, como as eficiências utilizadas nos estágios de equilíbrio, uma vez que se consideram as transferências simultâneas de massa e calor entre as fases líquida e vapor e também as dimensões do equipamento. Levando-se em consideração a influência dos parâmetros de transferência simultânea de massa e calor, foram desenvolvidas correlações para a eficiência de componente e de prato para colunas de destilação convencional e extrativa. Foram usados dados experimentais para convalidar a correlação desenvolvida para a destilação extrativa (Barros & Wolf), a qual mostrou-se bastante precisa. Resultados a partir da modelagem de não equilíbrio foram usados para avaliar as correlações desenvolvidas para o processo de destilação convencional (colunas simples e complexas) e também para o processo de destilação extrativa. Um vasto estudo foi feito para identificar o comportamento da eficiência na coluna de destilação, mediante perturbação na posição de alimentação, especificação, tipo do condensador, parâmetros térmicos de alimentação, fluxos nas saídas laterais, fluxos de alimentação, composição de alimentação, tipo do sistema, etc. Os resultados obtidos da modelagem de não equilíbrio foram comparados com os do modelo de equilíbrio simulado com eficiência constante de 100%, 70%, 50% e 40%, com a correlação de O'Connell modificada e com a correlação desenvolvida neste trabalho (Barros & Wolf). Simulações também foram realizadas usando eficiências diferentes para componentes diferentes visando verificar o desvio com relação aos dados do modelo dos estágios de não equilíbrio. Usou-se também a eficiência de componentes da correlação desenvolvida. Foi possível observar que a eficiência não é constante ao longo da coluna e é altamente dependente das especificações usadas referentes ao grau de liberdade da coluna e das propriedades físicas do sistema. Dos resultados obtidos pode-se concluir que a modelagem de não equilíbrio representa uma importante ferramenta para a avaliação da complexidade de colunas de destilação reais. Por outro lado, com o desenvolvimento de novas correlações de eficiência é possível agora, fornecer valores mais realistas das eficiências de prato e componentes para se trabalhar com a modelagem de equilíbrio. Convém salientar que a geração de perfis de eficiência, como realizado neste trabalho é inédito na literatura publicada. Além disso, são analisados diversos parâmetros que influem nos valores da eficiência que até hoje não foram citados / Abstrat: This work has as the general objective the search of a methodology for the determination of efficiencies in the distillation processes, through detailed studies of the influence of physical, thermal, transport and hydraulic parameters of the compounds and of the mixtures and of the details of the separation equipments. It searches, on the other hand, also, to study the modeling of nonequilibrium and to correlate it with the equilibrium modeling for better understanding of the definition and influences of the efficiency concept. In this context, a modification in the conventional procedure of the O'Connell correlation was made, which determines the efficiency along the distillation column. As result, profiles of efficiency and of process variables were obtained which have contributed for the understanding of the mass and energy transfer parameters. Considering the difficulties encountered in giving numerical values for plate and component efficiencies, the modeling of conventional and extractive distillation process was developed according to the concept of nonequilibrium stages. In this way, the empirical correcting factors, as the efficiences used in the equilibrium stage model, are completely eliminated, since in this case, the simultaneous mass and energy transfers between the liquid and vapour phases are considered and, also, the dimensions of the equipment are taken into account. Taking into consideration the influence of simultaneous mass and energy transfer parameters, correlations were developed for calculating component and mixture efficiencies for conventional and extractive distillation columns (correlation of Barros & Wolf). Experimental data were used for validation of the developed correlation for extractive distillation, which has demonstrated good precision. Results from the nonequilibrium model were used for evaluation of the developed correlations for the conventional (simple and complex columns) and, also, for the extractive distillation process. A vast study was carried out for identifying the behavior of the efficiency in the distillation column, through perturbations in the feed position, specifications, type of condenser, feed thermal parameters, side stream flow rate, feed rate, feed composition, type of the system, etc. The obtained results of the nonequilibrium model were compared with the equilibrium model simulated with constant efficiencies of 100%, 70%, 50% and 40%, with the modified O'Connell correlation and with the correlation developed in this work (Barros & Wolf). Simulations also were carried out using different efficiencies for different components, looking for verifying the deviations with relation to data of the nonequilibrium model. The component efficiency from the developed correlation also was used. It was possible to observe that the efficiency is not constant along the column and it is highly dependent upon the specifications. used related to the degrees of freedom of the column and of the physical properties of the system. From the results, it can be concluded that the nonequilibrium modeling represents an important tool for evaluation of the complexity of real distillation columns. On the other hand, with the development of the new correlations of efficiency , it is possible, now, to give more realistic values of plate and component efficiencies for working with the equilibrium stage model. It is important to mention that the efficiency profiles outlined in this work is inedit in the published literature. Furthermore, several parameters are evaluated which influence in the efficiency values which up to now do not were mentioned. / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Quando se utiliza feixes de radiação ionizante de fótons e elétrons com altas energias, a região mais perto da superfície do paciente, região de não-equilíbrio, pode ter o comportamento das doses absorvidas comprometido devido a vários fatores como a presença de materiais auxiliares na radioterapia, exemplo o \"bolus\" (para superficializar a dose absorvida) e materiais imobilizadores como a máscara termoplástica. Dependendo da significância da incerteza no valor da dose absorvida, medidas devem ser tomadas para que esta seja mais próxima possível daquela prescrita. O objetivo desse trabalho é o de avaliar a capacidade do FXG para medidas de dose absorvida na região de não-equilíbrio e o comportamento dessas. Os objetivos específicos foram: (1) o de avaliar e comparar os (µ/?) experimentais e simulados (X-COM e GEANT-4) para diversos materiais, incluindo o FXG, (2) avaliar a influência da máscara termoplástica na dose absorvida prescrita e (3) determinar o ponto de equilíbrio eletrônico, R100, em função das energias dos feixes de fótons e elétrons para diversos materiais. Dos resultados obtidos tem-se que o (µ/?) relativo ao FXG é próximo daquele do tecido mole (TM), o material da máscara influencia a distribuição da dose absorvida na região de não-equilíbrio e os valores obtidos experimentalmente e por simulação MathLab® e PENELOPE® , indicam equivalência entre os materiais da câmara de ionização (CI) e Água, diferentes da equivalência do FXG eTM. Esse último resultado corrobora aquele obtido no experimento para determinação do (µ/?) , levando a concluir a adequabilidade do FXG para medidas na região de não-equilíbrio. / When one uses high energies photons and electrons ionizing radiations beam, the region closer to the surface of the patient, non-equilibrium region, can obtain the absorbed dose behavior compromised due to several factors such as the presence of auxiliary materials in radiotherapy, like the \"bolus\" (used to superficialize the absorbed dose) and immobilizing material as the thermoplastic mask. Depending on the significance of the uncertainty in the dose absorbed value, measurements must be taken in order the measured value be as close as possible to that prescribed. The aim of this paper is to evaluate the ability of FXG for the measurements of the absorbed dose in the region of non-equilibrium and their behavior. The specific object ives are: (1) to evaluate and compare the µ/? experimental and simulated (X-COM and GEANT-4) for various materials, including the FXG; (2) to evaluate the influence of the therm oplastic mask in the prescribed absorbed dose, and (3) to determine the equilibrium electronic point, R100, depending on the photon and electron beam energies for various materials. The results present that the FXG µ/? is close to that of the soft tissue (TM); the mask material influences the absorbed dose distribution in the non-equilibrium region, and the values obtained experimentally and also through MatLab® and Penelope® simulation indicate equivalence between the materials of ionization chamber (IC) a nd water, different from the equivalence between the FXG and TM. This last result corroborates the obtained one in the experiment for the µ/? determination, suggesting the adequacy of FXG for measurements in the non-equilibrium region.

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:11:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_JoseCarlosdosSantos_D.pdf: 17102697 bytes, checksum: a5d0215a2daf548ae83264537ddc7e4c (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho trata das análises termo dinâmica e experimental da formação de inclusões ao longo das etapas do processo industrial de elaboração do aço SAE/ ABNT 1010, desoxidado ao alumínio, produzido via lingotamento contínuo na forma de tarugos, visando identificar, caracterizar e catalogar tais inclusões para fundamentar uma base de conhecimento sobre a formação de inclusões não metálicas em produtos siderúrgicos. Através da coleta de amostras do aço SAE/ABNT 1010 e das escórias utilizadas na cobertura deste aço, realiza-se a análise da formação de inclusões nas etapas de fabricação, através de técnicas metalográficas, e com o auxílio de microscópio eletrônico de varredura (MEV) acoplado a um sistema de análise por energia dispersiva (EDS), determinando-se o tamanho, a forma, a distribuição e a composição química das inclusões presentes nas amostras de aço. Com o auxílio de um software para cálculos termodinâmicos, denominado Thermo-Calc, realiza-se um estudo termodinâmico do equilíbrio entre as fases presentes na elaboração e refino do aço, quais sejam: escória, aço e inclusões. Analisam-se também as informações quanto ao ponto de fusão das escórias em função de sua composição, levantadas por simulações com o Thermo-Calc, confrontando-as com resultados experimentais levantados através de análise térmica diferencial. Os resultados obtidos neste trabalho servirão para melhor fundamentar o conhecimento sobre inclusões não metálicas, e permitirão a operacionalização de um bloco integrado de análise que buscará alternativas de solução e melhoramentos na qualidade dos produtos siderúrgicos / Abstract: This work develops a thermodynamical and experimental analysis of the formation of nonmetallic inc1usions along the several stages of the industrial process of elaboration of a SAE/ ABNT 10 1 O steel, kil1ed by aluminum, produced by continuous casting. The aim is to seek a better understanding on the formation of inc1usions with the objective of attaining steelmaking products of better quality. Initially, a conventional metallographic method is used with the aid of a scanning electron microscope (SEM) connected to an energy-dispersive spectrometer system (EDS), determining: size, form, distribution and the elementary chemical composition of the inc1usions. With the aid of an appropriate thermodynamical software, denominated Thermo-Calc, a thermodynamic study of the equilibrium among phases that are present during the elaboration and refining stages ofthe steel, i.e.: slag, steel and inc1usions, is developed. The results obtained in this work will be fundamental in the improvement of a knowledge base on non-metallic inc1usions and they will permit the operation of an integrated analysis block that will look for solution alternatives and improvements in quality of steelmaking products / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7124_1.pdf: 3191986 bytes, checksum: 4daaffced02219e23b738e901b42894d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Praticamente, toda planta química de grande porte, tem uma ou mais unidades de separação para preparação, purificação e tratamento de misturas multicomponentes como: produtos, subprodutos e matérias-primas não convertidas em produtos. Para cada unidade de separação, muitas operações unitárias podem ser viáveis, e assim, a melhor seqüência de operações de separação deve ser estabelecida, ao se considerar um processo completo de separação. As ferramentas mais utilizadas para a análise de novos esquemas de separação são os mapas de curvas residuais e os simuladores de processos. Contudo, essas ferramentas computacionais são geralmente baseadas no conceito de equilíbrio. Entretanto, a hipótese de equilíbrio para a destilação não é realista, pois existe um fluxo finito de massa entre as correntes de vapor e líquido que deixam a coluna. Portanto, para uma simulação mais realista, deve-se dispor de simuladores que incluam em seus cálculos a transferência de massa e energia simultânea entre as fases líquidas e vapor (modelos de estágios de não-equilíbrio). Além de levar em conta modelo mais realista para a simulação dos processos de destilação, deve-se dar importância também aos mapas de curvas residuais, pois é uma ferramenta muito utilizada na síntese de processos de separação, já que têm um papel importante na interpretação do comportamento e da viabilidade de colunas de destilação reativa, azeotrópicas homogêneas e/ou heterogêneas. Neste trabalho, foi elaborado um programa em Matlab® para analisar o comportamento dinâmico de um processo de destilação em batelada simples usando o modelo irreversível. Foram simuladas as trajetórias de composição e construídos mapas de curvas residuais para a mistura de metanol/isopropanol/água. O modelo irreversível foi validado comparando os resultados experimentais publicados para esta mistura. Nas simulações realizadas foi observada, numericamente, diferentes valores de azeótropos binário na mistura estudada quando se variou à área interfacial de transferência de massa, entre a fase líquida e a fase vapor, e a taxa de fluxo molar da destilação. Foi observado também que, simulando um destilador com uma grande área interfacial, as curvas residuais do modelo irreversível se assemelham às curvas simuladas pelo modelo de equilíbrio, o mesmo ocorreu para um destilador simulado com um fluxo molar da ordem de grandeza de 1x10-5 mol/s e para as fronteiras de destilação (separatrizes). Na construção das curvas residuais próximas às separatrizes foi observada uma mudança de estabilidade, caracterizando uma multiplicidade de estados estacionários, onde é possível obter no destilador ou apenas isopropanol ou apenas água. Para analisar esta mudança de estabilidade foi feito um mapeamento do processo através de diagramas de bifurcação (co-dimensão 1) utilizando a área interfacial e a taxa de fluxo molar como parâmetros de continuação, determinando o valor crítico (valor dos parâmetros de continuação onde ocorre a mudança de estabilidade)

Orientadores: Aurea Rosas Vasconcellos, Roberto Luzzi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-24T22:08:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sousa_MarcusViniciusMesquitade_D.pdf: 9957902 bytes, checksum: 0b2915439655c844eb923673c5c58657 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O objetivo desta tese é apresentar uma Mecânica Estatística de Sistemas Não-lineares e uma Termodinâmica de processos irreversíveis apropriadas para tratar os assim chamados sistemas complexos. Mais precisamente, foi o de utilizar dois poderosos enfoques para o tratamento de sistemas dinâmicos não-lineares, a saber: - a Mecânica Estatística Preditiva - baseada na Teoria da informação - na parte correspondente ao Formalismo dos Ensembles de Não-Equilíbrio (NESOM), onde usamos o enfoque de Zubarev; - a Termodinâmica Estatística Informacional (IST). Estas teorias foram aplicadas ao estudo de sistemas de partículas tipo boson, como são os fonons e éxcitons em matéria condensada via o uso do formalismo MaxEnt-NESOM, e a Termodinâmica Irreversível (IST) e Teoria da Função Resposta dele derivadas, temos podido fazer um estudo com certa profundidade do comportamento de matéria condensada quando efeitos não-lineares estão presentes. No caso dos bosons considerados - fonons ópticos e acústicos e éxcitons em polímeros orgânicos, sistemas biológicos e semicondutores, - pudemos, a partir de uma base mecânica microscópica, evidenciar comportamento complexo num nível macroscópico e analisar particularmente tal comportamento nesses sistemas dinâmicos não-lineares, evidenciando três notáveis fenômenos, que são: - Condensação Frôhlich-Bose-Einstein (Efeito Frôhlich); - Propagação de sólitons de Schrôdinger-Davydov de vida média muito longa; - O efeito Frôhlich-Cherenkov / Abstract: We present a Statistical Mechanics for nonlinear systems and a Thermodynamics of irreversible processes capable to deal with the so-called complex systems. Two powerful approaches have been used, namely - Predictive Statistical Mechanics -based on Information Theory -in what consists of the Nonequilibrium Ensemble Formalism (NESOM), and Zubarev's approach is used, - Informational Statistical Thermodynamics (IST). These theories have been applied to the study of systems of bosons, like phonons and excitons in condensed matter . Resorting to NESOM and IST we have studied with a certain depth the behavior of condensed matter when nonlinear effects are present. We have considered optical and acoustical phonons and electronic excitons in organic polymers, biological systems, and semiconductors, evidencing complex behavior consisting of three remarkable phenomena: - Frôhlich-Bose-Einstein condensation (Frôhlich Effect); - Propagation of near undamped Schrôdinger-Davydov solitons; - A so-named Frôhlich-Cherenkov Effect / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores: Marcus Vinícius Segantini Bonança, Maurice de Koning / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-27T07:13:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Acconcia_ThiagoVaz_M.pdf: 3294549 bytes, checksum: 001cb3dfa8e23080664b78fe7e5f527d (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A termodinâmica é uma teoria do calor e trabalho, a qual descreve perfeitamente os processos quase-estáticos somente. Entretanto, além dos estados de equilíbrio, nós encontramos uma ampla classe de processos operando em tempo finito. Uma meta onipresente na termodinâmica é a otimização dos processes a tempo finito através da minimização do trabalho dissipado ou trabalho em excesso. Para o oscilador harmônico paramétrico, nós derivamos uma família altamente degenerada de protocolos ótimos a tempo finito, ao longo dos quais o trabalho em excesso produzido se anula exatamente. Para isso, o sistema de interesse se mantém termicamente isolado durante todo o processo de atuação do protocolo de switching. Esses protocolos ótimos são obtidos através da teoria de resposta linear para sistemas inicialmente preparados segundo uma distribuição canônica. Para sistemas com um grau de liberdade, mostramos evidências de que esses caminhos ótimos podem também levar à conservação do invariante adiabático correspondente. Além dos resultados analíticos para os osciladores harmônicos clássico e quântico, nós apresentamos resultados numéricos para alguns exemplos anarmônicos. Finalmente, nós reformulamos os resultados anteriores quantificando-os em termos do comprimento termodinâmico para a versão quântica do sistema oscilador harmônico / Abstract: Thermodynamics is a theory of heat and work, which describes perfectly only the quasistatic processes. However, if we shift our view away from the equilibrium states, we find a wide class of processes operating in finite-time. An ubiquitous goal in thermodynamics is to optimize the finite time processes by minimizing the dissipated or excess work. For the parametric harmonic oscillator, we derive a family of degenerated finite-time optimal protocols for which the excess work during a non-equilibrium process vanishes exactly. For this, the system of interest is kept thermally isolated during the switching of a control parameter. These optimal paths are obtained within linear response for systems initially prepared in a canonical distribution. For systems with one degree of freedom, we claim that these optimal paths may also lead to the conservation of the corresponding adiabatic invariant. Besides the analytical results for both classical and quantum harmonic oscillator, we present numerical results for certain anharmonic examples. Finally, we discuss the reformulation of the latter results terms of the thermodynamic length for the quantum version of the harmonic oscillator system / Mestrado / Física / Mestre em Física