Glossário

Este glossário define, em um só lugar, os termos que reaparecem ao longo da referência, agrupados em quatro famílias: os fundamentos da operação em sistema aberto, os cinco parâmetros da fórmula mestra, os conceitos de transporte e retificação, e os termos de modelagem e contexto. Cada entrada é deliberadamente breve; onde um termo é desenvolvido com mais profundidade em outro lugar, o capítulo pertinente é vinculado. Os símbolos são escritos em notação matemática, e a fórmula canônica a que pertencem é enunciada em a equação, com uma tabela compacta de símbolos em a referência de notação.

Fundamentos de sistemas abertos

Sistema aberto

Um sistema que troca continuamente energia e momento com suas vizinhanças através de uma superfície de controle definida. O arcabouço é definido apenas para sistemas abertos; um sistema fechado em equilíbrio daria saída nula. Veja sistemas termodinâmicos abertos.

Não equilíbrio

Uma condição em que o sistema não está em equilíbrio térmico com um único reservatório a uma temperatura, tipicamente porque é mantido fora de balanço por um acionamento externo sustentado. A extração contínua de trabalho líquido é permitida nessa condição, mas proibida em equilíbrio.

Acionamento externo

O fluxo ambiental sustentado que mantém o conversor afastado do equilíbrio. Ele entra na fórmula através de $\Phi(E,\theta,t)$ e é tratado como uma condição de contorno imposta, não como uma propriedade do dispositivo.

Exportação de entropia

A transferência contínua de entropia do conversor para suas vizinhanças que acompanha a conversão em um sistema aberto e acionado. É o que reconcilia a produção contínua de trabalho com a segunda lei.

Superfície de controle

A fronteira através da qual se traça o balanço de potência. Todas as grandezas na fórmula são definidas em relação a ela; veja fronteiras do sistema.

Segunda lei (enunciado de Kelvin–Planck)

O princípio de que nenhum dispositivo cíclico operando com um único reservatório a uma temperatura pode produzir trabalho líquido. Ele restringe sistemas fechados em equilíbrio, mas não os abertos e acionados, razão pela qual o arcabouço não o contradiz.

Os cinco parâmetros

Densidade de fluxo Φ(E,θ,t)

O recurso ambiental: energia de campo incidente por unidade de área, por unidade de tempo, por unidade de ângulo sólido, por unidade de energia, como função da energia $E$, do ângulo de incidência $\theta$ e do tempo $t$. É o único fator que carrega dependência temporal explícita na forma básica.

Seção de choque de espalhamento σ(E)

A área efetiva dependente da energia [m²] que mede quão fortemente o campo incidente se acopla ao material do conversor. A sobreposição entre $\sigma(E)$ e $\Phi$ governa quanto do recurso é interceptado. Veja análise de sigma.

Transferência de momento Δp

O momento direcionado líquido [kg m/s] depositado por interação depois que a parte isotrópica, que se cancela, é averiguada e removida. É o fator de quebra de simetria; $\Delta p \to 0$ em equilíbrio, e então a saída se anula.

Velocidade dos fônons v_ph

A velocidade [m/s] com que a rede cristalina transporta o momento transferido para longe do sítio de interação antes que ele se randomize. Ela atua como a taxa de transporte na cadeia de conversão.

Eficiência de conversão η_conv

A fração adimensional, restrita a $0 \le \eta_{\text{conv}} \le 1$, da energia direcionada coletada que é de fato retificada em potência utilizável. Ela absorve todas as perdas agregadas e limita a saída por cima.

Potência de saída P(t)

A potência elétrica utilizável instantânea [W] entregue pelo conversor no instante $t$ — a grandeza que todo o arcabouço calcula. Ela carrega um argumento temporal porque acompanha um ambiente flutuante.

Transporte e retificação

Retificação

A conversão de uma entrada flutuante ou oscilante em uma saída direcionada líquida. No arcabouço, a retificação de momento direcionado em potência utilizável é o que $\eta_{\text{conv}}$ quantifica; ela só tem êxito quando a simetria é quebrada.

Quebra de simetria

A ausência da simetria espacial ou temporal que, de outro modo, faria contribuições opostas de momento se cancelarem. É a condição necessária para um $\Delta p$ não nulo e, portanto, para qualquer saída.

Momento direcionado

A componente do momento transferido que aponta, em média, em uma direção definida e que, portanto, sobrevive à média sobre as flutuações. Apenas essa componente contribui para $\Delta p$.

Catraca browniana

Um sistema-modelo em que a simetria quebrada retifica flutuações não enviesadas em transporte direcionado. É o modelo conceitual de como o arcabouço obtém saída líquida a partir de um acionamento flutuante. Veja conversão de energia em não equilíbrio.

Fônon

Um quantum de vibração da rede. Os fônons carregam o momento transferido através do cristal à velocidade $v_{\text{ph}}$, ligando uma interação microscópica a uma corrente macroscópica.

Casamento espectral

O alinhamento da seção de choque $\sigma(E)$ com a distribuição de energia do fluxo $\Phi$, de modo que o material se acople mais fortemente onde o recurso é mais abundante. Um bom casamento maximiza a integral de energia.

Resposta quase estática

A hipótese de que os fatores do material respondem de modo efetivamente instantâneo às mudanças no fluxo, de modo que toda a dependência temporal em $P(t)$ provém de $\Phi(E,\theta,t)$. Veja arquitetura matemática.

Modelo e contexto

Fórmula mestra

A Schubart Master Formula. Sua única forma canônica é a equação de volume compacta $P(t) = \eta \cdot \int_V \Phi_{\text{eff}}(\mathbf{r},t) \cdot \sigma_{\text{eff}}(E)\,dV$. Sua representação física expandida (uma decomposição espectral–de transporte, que desdobra mas não substitui a forma canônica) é $P(t) = \iint \Phi\,\sigma\,\Delta p\,v_{\text{ph}}\,\eta_{\text{conv}}\,dE\,d\theta$. Cada capítulo elabora uma de suas partes.

Fatia representativa

Uma aproximação de banda única, $P \approx \Phi\,\sigma\,\Delta p\,v_{\text{ph}}\,\eta_{\text{conv}}\,\Delta E\,\Delta\theta$, obtida ao supor que uma janela dominante de energia e ângulo carrega a maior parte da integral. É o que o explorador interativo avalia; veja derivação completa.

Neutro quanto à tecnologia

A propriedade de que o arcabouço é agnóstico quanto a qual canal físico ou dispositivo realiza a conversão. Tecnologias específicas são casos particulares obtidos ao fornecer formas concretas para os fatores.

Ordem de grandeza ilustrativa

Um valor numérico de preenchimento escolhido para exercitar a estrutura ou as unidades da fórmula, explicitamente não um resultado medido ou alegado. Todos os números internos nesta referência são assim sinalizados; veja análise dimensional.

Parâmetro efetivo

Uma grandeza agregada que substitui uma grande quantidade de detalhe microscópico — como $\eta_{\text{conv}}$ substitui todas as perdas de conversão — tratada como um único número mensurável no arcabouço.

Neutrinovoltaics

Uma aplicação possível do arcabouço geral, nunca sua definição, na qual o fluxo ambiental e o acoplamento recebem uma identidade física particular. Qualquer saída prevista para ela é uma projeção de modelo pendente de validação independente; veja extensões futuras.

Projeção de modelo

Uma saída calculada a partir de valores de fatores supostos ou estimados, distinta de um resultado medido. As previsões compostas do arcabouço são projeções até serem validadas de ponta a ponta; veja questões científicas.