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Temporal ordering of nonequilibrium fluctuations as a corollary of the second law of thermodynamics - 13/02/08

Doi : 10.1016/j.crhy.2007.05.002 
Pierre Gaspard
Center for Nonlinear Phenomena and Complex Systems, Université libre de Bruxelles, code postal 231, campus Plaine, B-1050 Brussels, Belgium 

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Abstract

In nonequilibrium steady states, the probabilities of the time-reversed paths differ in general from the path probabilities and they decrease at different rates given, respectively, by the time-reversed and standard entropies per unit time. These quantities characterize temporal disorder in the time-reversed paths and the paths themselves. The difference between these quantities gives the thermodynamic entropy production in units of Boltzmannʼs constant. Out of equilibrium, the temporal disorder of the time-reversed paths turns out to be larger than the temporal disorder of the paths themselves. In this way, a theorem is obtained according to which the temporal order of the paths is greater than for the time-reversed paths. The temporal disorder or dynamical randomness of the paths and their time-reversal have large-deviation properties directly connected to the thermodynamic entropy production. To cite this article: P. Gaspard, C. R. Physique 8 (2007).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Dans les états stationnaires de non-équilibre, les probabilités des chemins renversés dans le temps diffèrent en général des probabilités des chemins et elles décroissent à des taux donnés par les entropies par unité de temps, respectivement réverse et standard. Ces quantités caractérisent le désordre temporel des chemins renversés dans le temps et des chemins eux-mêmes. La différence entre ces quantités donne la production dʼentropie thermodynamique en unités de la constante de Boltzmann. Hors dʼéquilibre, il ressort que le désordre temporel des chemins renversés dans le temps est plus grand que le désordre temporel des chemins eux-mêmes. Ainsi, un théorème est obtenu selon lequel lʼordre temporel des chemins est plus grand que pour les chemins renversés dans le temps. Le désordre temporel ou hasard dynamique des chemins et des chemins réverses ont des propriétés de grandes déviations directement reliées à la production dʼentropie thermodynamique. Pour citer cet article : P. Gaspard, C. R. Physique 8 (2007).

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Keywords : Thermodynamic entropy production, Dynamical randomness, Entropy per unit time, Time reversal

Mots-clés : Production dʼentropie thermodynamique, Hasard dynamique, Entropie par unité de temps, Renversement du temps


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Vol 8 - N° 5-6

P. 598-608 - juin 2007 Retour au numéro
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  • Static and dynamical nonequilibrium fluctuations
  • Christian Maes, Karel Netočný
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  • Thermodynamic formalism and large deviation functions in continuous time Markov dynamics
  • Vivien Lecomte, Cécile Appert-Rolland, Frédéric van Wijland

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