Глоссарий

Этот глоссарий собирает в одном месте термины, которые повторяются по всему справочнику, сгруппировав их в четыре семейства: основы работы открытых систем, пять параметров основной формулы, понятия переноса и выпрямления, а также термины моделирования и контекста. Каждая статья намеренно краткая; там, где термин подробно развивается в другом месте, приводится ссылка на соответствующую главу. Символы записаны в математической нотации, а каноническая формула, которой они принадлежат, приведена в уравнении с компактной таблицей символов в справочнике по нотации.

Основы открытых систем

Открытая система

Система, непрерывно обменивающаяся энергией и импульсом со своим окружением через определённую контрольную поверхность. Концепция определена только для открытых систем; замкнутая система в равновесии давала бы нулевой выход. См. открытые термодинамические системы.

Неравновесность

Состояние, в котором система не находится в тепловом равновесии с единственным резервуаром при одной температуре, как правило потому, что её удерживает вне баланса постоянное внешнее воздействие. Непрерывное извлечение полезной работы допустимо в этом состоянии, но запрещено в равновесии.

Внешнее воздействие

Постоянный окружающий поток, удерживающий преобразователь вдали от равновесия. Он входит в формулу через $\Phi(E,\theta,t)$ и трактуется как наложенное граничное условие, а не как свойство устройства.

Экспорт энтропии

Непрерывный перенос энтропии от преобразователя к его окружению, сопровождающий преобразование в открытой, вынуждаемой системе. Именно он согласует непрерывный выход работы со вторым началом.

Контрольная поверхность

Граница, по которой проводится баланс мощности. Все величины в формуле определены относительно неё; см. границы системы.

Второе начало (формулировка Кельвина–Планка)

Принцип, согласно которому ни одно циклическое устройство, работающее с единственным резервуаром при одной температуре, не может производить полезную работу. Оно ограничивает замкнутые равновесные системы, но не открытые вынуждаемые, и именно поэтому концепция ему не противоречит.

Пять параметров

Плотность потока Φ(E,θ,t)

Окружающий ресурс: энергия падающего поля на единицу площади, на единицу времени, на единицу телесного угла, на единицу энергии, как функция энергии $E$, угла падения $\theta$ и времени $t$. Это единственный множитель, несущий явную зависимость от времени в базовой форме.

Сечение рассеяния σ(E)

Зависящая от энергии эффективная площадь [м²], измеряющая, насколько сильно падающее поле связывается с материалом преобразователя. Перекрытие между $\sigma(E)$ и $\Phi$ определяет, какая доля ресурса перехватывается. См. анализ сигмы.

Передача импульса Δp

Чистый направленный импульс [кг·м/с], откладываемый за одно взаимодействие после того, как усреднена изотропная, взаимно сокращающаяся часть. Это множитель, нарушающий симметрию; $\Delta p \to 0$ в равновесии, и тогда выход обращается в нуль.

Скорость фононов v_ph

Скорость [м/с], с которой кристаллическая решётка переносит переданный импульс от места взаимодействия, прежде чем он рандомизируется. Она играет роль скорости переноса в цепочке преобразования.

Эффективность преобразования η_conv

Безразмерная доля, ограниченная $0 \le \eta_{\text{conv}} \le 1$, собранной направленной энергии, фактически выпрямленной в полезную мощность. Она вбирает все совокупные потери и ограничивает выход сверху.

Выходная мощность P(t)

Мгновенная полезная электрическая мощность [Вт], выдаваемая преобразователем в момент времени $t$ — величина, которую вычисляет вся концепция. Она несёт аргумент времени, потому что отслеживает флуктуирующее окружение.

Перенос и выпрямление

Выпрямление

Преобразование флуктуирующего или осциллирующего входа в чистый направленный выход. В рамках концепции выпрямление направленного импульса в полезную мощность — это то, что количественно описывает $\eta_{\text{conv}}$; оно удаётся только при нарушенной симметрии.

Нарушение симметрии

Отсутствие пространственной или временной симметрии, которая иначе заставила бы противоположные вклады импульса сокращаться. Это необходимое условие для ненулевого $\Delta p$ и, следовательно, для любого выхода.

Направленный импульс

Компонента переданного импульса, которая в среднем указывает в определённом направлении и поэтому выживает при усреднении по флуктуациям. Только эта компонента вносит вклад в $\Delta p$.

Броуновский храповик

Модельная система, в которой нарушенная симметрия выпрямляет несмещённые флуктуации в направленный перенос. Это концептуальный образец того, как концепция получает чистый выход из флуктуирующего воздействия. См. неравновесное преобразование энергии.

Фонон

Квант колебаний решётки. Фононы переносят переданный импульс через кристалл со скоростью $v_{\text{ph}}$, связывая микроскопическое взаимодействие с макроскопическим током.

Спектральное согласование

Совмещение сечения $\sigma(E)$ с энергетическим распределением потока $\Phi$, так что материал связывается наиболее сильно там, где ресурс наиболее обилен. Хорошее согласование максимизирует энергетический интеграл.

Квазистатический отклик

Предположение о том, что материальные множители реагируют практически мгновенно на изменения потока, так что вся зависимость $P(t)$ от времени проистекает из $\Phi(E,\theta,t)$. См. математическую архитектуру.

Модель и контекст

Основная формула

Schubart Master Formula. Её единственная каноническая форма — это компактное объёмное уравнение $P(t) = \eta \cdot \int_V \Phi_{\text{eff}}(\mathbf{r},t) \cdot \sigma_{\text{eff}}(E)\,dV$. Её расширенное физическое представление (спектрально-транспортное разложение, которое раскрывает, но не заменяет каноническую форму) есть $P(t) = \iint \Phi\,\sigma\,\Delta p\,v_{\text{ph}}\,\eta_{\text{conv}}\,dE\,d\theta$. Каждая глава развивает одну из её частей.

Представительный срез

Одноканальное приближение $P \approx \Phi\,\sigma\,\Delta p\,v_{\text{ph}}\,\eta_{\text{conv}}\,\Delta E\,\Delta\theta$, полученное в предположении, что одно доминирующее окно энергии и угла несёт большую часть интеграла. Именно его вычисляет интерактивный проводник; см. полный вывод.

Технологическая нейтральность

Свойство, состоящее в том, что концепция безразлична к тому, какой физический канал или устройство реализует преобразование. Конкретные технологии — это частные случаи, получаемые подстановкой конкретных форм множителей.

Иллюстративный порядок величины

Подставное числовое значение, выбранное для проверки структуры или единиц формулы, явно не измеренный и не заявляемый результат. Все внутренние числа в этом справочнике помечены таким образом; см. размерный анализ.

Эффективный параметр

Агрегированная величина, заменяющая большое количество микроскопических деталей — как $\eta_{\text{conv}}$ заменяет все потери преобразования — трактуемая как единое измеримое число в рамках концепции.

Нейтриновольтаика

Одно из возможных применений общей концепции, но никогда не её определение, в котором окружающему потоку и связи придаётся конкретная физическая идентичность. Любой предсказанный для неё выход является модельной проекцией, ожидающей независимой проверки; см. будущие расширения.

Модельная проекция

Выход, вычисленный из предполагаемых или оценочных значений множителей, в отличие от измеренного результата. Составные предсказания концепции остаются проекциями, пока не проверены от начала до конца; см. научные вопросы.