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Tipo documento: Dissertação
Título: Termoforese em sistemas quânticos
Autor(es): Matos, Mauricio Salomão de Campos
Orientador(a): Oliveira, Thiago Werlang de
Membro da Banca: Oliveira, Thiago Werlang de
Membro da Banca: Brito, Frederico Borges de
Membro da Banca: Valente, Daniel Mendonça
Resumo : Nessa dissertação de mestrado tratamos dos efeitos de um gradiente térmico atuando em sistemas quânticos elementares. A presença de um gradiente de temperatura em sistemas macroscópicos pode gerar diversos efeitos como, por exemplo, o transporte de calor, que satisfaz a Lei de Fourier, e a Termoforese (ou Efeito Soret), que representa o aumento da concentração de partículas, imersas em um fluido, na região mais fria. O fluxo de calor em sistemas quânticos já foi estudado anteriormente, inclusive com uma formulação quântica da Lei de Fourier. O objetivo dessa dissertação de mestrado é mostrar que um efeito análogo à termoforese ocorre em um sistema quântico de 3 níveis em uma configuração tipo Λ sujeito a um gradiente de temperatura. Para estabelecer de forma adequada essa analogia, obtivemos primeiramente uma expressão para a força local que surge sobre uma partícula Browniana clássica sujeita a um gradiente térmico utilizando o modelo de Langevin. Posteriormente, estudamos a dinâmica de uma partícula quântica confinada em um potencial bi-estável, que tem uma estrutura semelhante ao sistema Λ, de modo que fomos capazes de obter uma versão quântica para a Força Termoforética, que coincide com o caso clássico nos limites apropriados. Realizando um procedimento análogo para um sistema quântico na configuração V, encontramos em sua dinâmica a Termoforese Negativa, efeito que surge quando a partícula em questão tem massa muito menor que as moléculas do fluido onde está imersa, causando assim um deslocamento em direção ao lado mais quente. Esse efeito também ocorre em misturas contendo impurezas como bolhas.
Resumo em lingua estrangeira: In this master degree dissertation we treat of the effects of a thermal gradient acting on elementary quantum systems. The presence of a gradient of temperature on macroscopic systems can induct several effects, for example, a heat transport, which satisfies Fourier’s Law, and Thermophoresis (also known as Soret Effect), which represents a increased concentration of particles, immersed in a fluid, on the coolest side. The heat flux in quantum systems has already been studied previously, including a quantum formulation for the Fourier’s Law. The objective of this dissertation is to show that an analogous effect to thermoforesis occurs in a three level system in a Λ configuration subjected to a thermal gradient. In order to properly establish such an analogy, firstly we’ve got an expression for the local force that emerges on a classical Brownian particle subjected to a thermal gradient using the Langevin model. Afterwards, we have studied the dynamics of a quantum particle confined to a bi-stable potential, whose energy levels structure resembles those of Λ system, so that we were able to get a quantum version of the thermophoretic force, which coincides with classical one in adequate regimes. With an analogous procedure, we’ve found negative thermophoresis in a three-level quantum system in a V configuration. This effect emerges when the particle of interest has its mass much less than the fluid molecules where it is immersed, therefore causing a displacement to the hotter side. This effect can also be found in mixtures containing impurity as bubbles.
Palavra-chave: Termoforese
Mecânica quântica
Sistemas abertos
Palavra-chave em lingua estrangeira: Thermophoresis
Quantum mechanics
Open systems
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Mato Grosso
Sigla da instituição: UFMT CUC - Cuiabá
Departamento: Instituto de Física (IF)
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Referência: MATOS, Mauricio Salomão de Campos. Termoforese em Sistemas Quânticos. 2024. 37 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufmt.br/handle/1/6590
Data defesa documento: 25-Jan-2024
Aparece na(s) coleção(ções):CUC - IF - PPGF - Dissertações de mestrado

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