Studi efisiensi mesin Carnot Kuantum berbasis sistem 2 partikel simetri dan antisimetri dalam sumur potensial 1 dimensi

INDONESIA:

Saat ini, penerapan prinsip dan metode termodinamika semakin meluas yang mengarah pada pemanfaatan konsep-konsep revolusioner yang menggabungkan prinsip-prinsip mekanika kuantum, salah satunya mengenai mesin panas kuantum. Mesin panas kuantum merupakan salah satu usaha dalam melakukan pengembangan mesin panas untuk meningkatkan nilai efisiensi yang lebih tinggi dari mesin panas klasik dengan menggunakan konsep fisika kuantum. Pada penelitian ini, telah dilakukan kajian efisiensi mesin Carnot kuantum berbasis sistem 2 partikel simetri dan antisimetri dalam sumur potensial 1 dimensi. Partikel simetri merupakan partikel identik yang tidak memenuhi larangan Paulli sedangkan partikel antisimetri merupakan partikel identik yang memenuhi larangan Paulli. Mesin Carnot kuantum dalam penelitian ini mengimplementasikan hukum pertama termodinamika yang dimodifikasi dengan sistem mekanika kuantum untuk menjelaskan setiap proses yang terjadi. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini adalah representasi energi selama proses isotermal dan adiabatik, dan bentuk formulasi dari efisiensi mesin Carnot kuantum dengan sistem 2 partikel simetri dan antisimetri. Nilai efisiensi mesin Carnot kuantum dengan zat kerja sistem 2 partikel simetri dan antisimetri bergantung pada rasio α=L_C/L_B , ketika α bernilai sama maka efisiensi mesin Carnot kuantum dengan partikel simetri akan lebih besar dibandingkan dengan partikel antisimetri. Namun ketika kedua partikel berada pada keadaan rasio kompresi yang sama, efisiensi mesin dengan sistem partikel antisimetri lebih besar dibandingkan dengan sistem partikel simetri. Secara analog efisiensi mesin Carnot kuantum dengan 2 partikel simetri dan antisimetri memiliki bentuk yang sama dengan efisiensi mesin Carnot klasiknya.

ENGLISH:

Currently, the application of thermodynamic principles and methods is increasingly widespread, leading to the use of revolutionary concepts that combine the principles of quantum mechanics, one of which concerns quantum heat engines. Quantum heat engines are one of the efforts to develop heat engines to increase efficiency values that are higher than classical heat engines by using the concept of quantum physics. In this research, a study has been carried out on the efficiency of a quantum Carnot engine based on a system of 2 symmetric and antisymmetric particles in a 1-dimensional potential well. Symmetric particles are identical particles that do not satisfy Paulli's prohibition, while antisymmetric particles are identical particles that satisfy Paulli's prohibition. The quantum Carnot engine in this research implements the first law of thermodynamics modified with a quantum mechanical system to explain every process that occurs. The results obtained in this research are a representation of energy during isothermal and adiabatic processes, and a formulation of the efficiency of a quantum Carnot engine with a system of 2 symmetric and antisymmetric particles. The efficiency value of a quantum Carnot engine with a system of 2 symmetric and antisymmetric particles depends on the ratio α=L_C/L_B , when α is the same, the efficiency of a quantum Carnot engine with symmetric particles will be greater than with antisymmetric particles. However, when both particles are at the same compression ratio, the engine efficiency with an antisymmetric particle system is greater than that with a symmetric particle system. Analogously, the efficiency of a quantum Carnot engine with 2 symmetric and antisymmetric particles has the same form as the efficiency of the classical Carnot engine.

ARABIC:

اليوم، ينتشر تطبيق مبادئ وأساليب الديناميكا الحرارية على نطاق واسع بشكل متزايد، مما يؤدي إلى استخدام المفاهيم الثورية التي تتضمن مبادئ ميكانيكا الكم، أحدها يتعلق بالمحركات الحرارية الكمومية. تعد المحركات الحرارية الكمومية أحد الجهود المبذولة في تطوير المحركات الحرارية لزيادة قيمة الكفاءة الأعلى من المحركات الحرارية الكلاسيكية باستخدام مفاهيم فيزياء الكم. في هذا البحث، أجريت دراسة لكفاءة آلات كارنو الكمومية على أساس نظام من ٢ الجسيمات التماثل و عدم التماثل في بئر إمكانات ١ الأبعاد. جسيمات التماثل هي جسيمات متطابقة لا تفي بحظر باولي بينما جسيمات عدم التناظر هي جسيمات متطابقة تلبي حظر باولي. تطبق آلة كارنو الكمومية في هذه الدراسة القوانين الأولى للديناميكا الحرارية المعدلة باستخدام أنظمة ميكانيكا الكم لشرح كل عملية تحدث. النتائج التي تم الحصول عليها في هذا البحث هي تمثيل الطاقة في العمليات متساوية الحرارة وكظومة الحرارة، بالإضافة إلى صياغة فعالة لآلة كارنو الكمومية مع نظام مكون من جزيئين متماثلين وغير متماثلين. تعتمد قيمة كفاءة آلة كارنو الكمومية ذات نظام مكون من جسيمين متماثلين وغير متماثلين على النسبة α=L_C/L_B ، عندما تكون α هي نفسها، فإن كفاءة آلة كارنو الكمومية ذات الجزيئات المتماثلة ستكون أكبر منها مع الجسيمات غير المتماثلة . ومع ذلك، عندما يكون كلا الجسيمين بنفس نسبة الضغط، فإن كفاءة المحرك مع نظام الجسيمات غير المتماثل تكون أكبر من ذلك مع نظام الجسيمات المتماثل. وبالمثل، فإن كفاءة آلة كارنو الكمومية مع جزيئات ٢، التماثل ومضاد التناظر، لها نفس شكل كفاءة آلة كارنو الكلاسيكية.