Mesin Lenoir Kuantum Sistem 5 Fermion dalam Kotak 1D

Lara  Sukmawati; Eny  Latifah; Hari  Wisodo

doi:10.17977/um067v3i4p163-172

Authors

Lara Sukmawati Universitas Negeri Malang, Jl. Semarang No. 5 Malang, Jawa Timur, Indonesia
Eny Latifah Universitas Negeri Malang, Jl. Semarang No. 5 Malang, Jawa Timur, Indonesia
Hari Wisodo Universitas Negeri Malang, Jl. Semarang No. 5 Malang, Jawa Timur, Indonesia

DOI:

https://doi.org/10.17977/um067v3i4p163-172

Keywords:

Mesin Lenoir Kuantum, partikel lima fermion, proses termodinamika

Abstract

Mesin 3 tahap Lenoir berhasil dikomersilkan oleh Ѐtienne Lenoir. Sayangnya mesin ini memiliki efisiensi rendah, seperti halnya mesin klasik yang lain. Dengan demikian diperlukan eksplorasi implementasi sistem kuantum, mengingat implementasi kuantum berhasil meningkatkan efisiensi mesin non-Carnot. Penelitian ini mengimplementasikan prinsip mekanika kuantum dalam membangun mesin panas sedemikian hingga menghasilkan mesin panas kuantum. Sistem mesin panas yang dipilih pada penelitian ini adalah sistem 5 fermion yang terjebak dalam kotak 1D dengan salah satu batas dinding potensial dapat bergerak bebas seperti piston pada termodinamika klasik. Metode penelitian yang diaplikasikan adalah metode analitik teoritik dengan menerapkan model analogi termodifikasi. Model analogi adalah penerapan analogi kuantum terhadap sistem dan proses mesin panas klasik. Sistem 5 fermion dideskripsikan dengan persamaan Schrodinger. Fermion tidak diijinkan memiliki himpunan bilangan kuantum yang sama atau dua / lebih dan fermion tidak boleh mencapai satu keadaan yang sama, sehingga fungsi gelombangnya bersifat antisimetri. Sistem mesin Lenoir lima fermion memiliki dua keadaan terendah. Keadaan fermion sebagai solusi persamaan Schrodinger memberikan informasi nilai-eigen energi sistem dan probabilitasnya ditiap tingkat keadaan yang menentukan nilai harap Hamiltonian, analogi energi panas dan usaha. Selanjutnya perubahan kuantitas energi ini menjalani proses isokorik, ekspansi adiabatik, dan kompresi isobarik kuantum. Setelah menjalani satu siklus, sistem ini berhasil dikalkulasi dan nilai efisiensi yang dihasilkan masih rendah. Dengan demikian perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan mempertimbangkan komposisi probabilitas tiap keadaan.

References

Azimi, M., Chotorlishvili, L., Mishra, S. K., Vekua, T., Hübner, W., & Berakdar, J. (2014). Quantum Otto heat engine based on a multiferroic chain working substance Quantum Otto heat engine based on a multiferroic chain working substance.

Bender, C. M., Brody, D. C., & Meister, B. K. (2018). Quantum-Mechanical Carnot Engine. 1–10.

Bender, C. M., Brody, D., & Meister, B. K. (2001a). Entropy and Temperature of a Quantum Carnot Engine. January. https://doi.org/10.1098/rspa.2001.0928

Bender, C. M., Brody, D., & Meister, B. K. (2001b). Entropy and Temperature of a Quantum Carnot Engine (Issue January).

Capek, Vladislav, Sheehan, D. P. (2005). Challenges to the Second Law of Thermodynamics Fundamental Theories of Physics.

Chand, S., & Biswas, A. (2017). Epl draft Single-ion quantum Otto engine with always-on bath interaction.

Denzler, T., & Lutz, E. (1824). Power fluctuations in a finite-time quantum Carnot engine (Issue 1, pp. 1-8,).

Kieu, T. D. (2006). Quantum heat engines, the second law and Maxwell’s daemon. Eur. Phys. J, 39(1), 115-128,.

Latifah, E. (2016a). Quantum Heat Engines ; Multiple-State 1D Box System. August. https://doi.org/10.4236/jmp.2013.48146

Latifah, E. (2016b). Quantum Heat Engines ; Multiple-State 1D Box System.

Latifah, E., & Purwanto, A. (2011). Multiple-State Quantum Carnot Engine. 2011(November), 1366–1372. https://doi.org/10.4236/jmp.2011.211169

Mu, E. (2018). Quantum Heat Engine in the relativistic limit: The case of a Dirac-particle (pp. 1-11,).

Purwanto, A., Sukamto, H., Subagyo, B. A., & Taufiqi, M. (2016). Two Scenarios on the Relativistic Quantum Heat Engine (Issue July, pp. 1344-1353,).

Quan, H. T. (2005). Quantum heat engine with multilevel quantum systems. March 2019. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.72.056110

Quan, H. T., & Liu, Y. (2007). Quantum Thermodynamic Cycles and quantum heat engines. July 2014. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.76.031105

Toklikishvili, Z., Sch, M., & Berakdar, J. (2018). Superadiabatic quantum heat engine with a multiferroic working medium (pp. 1-13,).

Zubairy, M. S., & Agarwal, G. S. (2018). Quantum Fuel with Multilevel Atomic Coherence for Ultrahigh Specific Work in a Photonic Carnot Engine ̈ (pp. 1-15,).