术语表

本术语表将贯穿整部参考资料反复出现的术语集中定义于一处，并归为四类：开放系统运行的基础、主公式的五个参数、输运与整流概念，以及建模与背景术语。每条释义都刻意保持简短；凡在别处有详尽展开的术语，均链接到相应章节。符号以数学记号书写，它们所属的标准公式陈述于方程页，并在记号参考中附有紧凑的符号表。

开放系统基础

开放系统

一个持续地跨越确定控制面与其环境交换能量和动量的系统。该框架仅针对开放系统定义；处于平衡态的封闭系统将给出零输出。参见开放热力学系统。

非平衡

系统并非与某单一温度的单一热库处于热平衡的状态，通常因受到持续外部驱动而被维持在失衡之中。此状态下允许净的连续做功，而在平衡态下则被禁止。

外部驱动

将转换器维持在偏离平衡的持续环境通量。它通过 $\Phi(E,\theta,t)$ 进入公式，并被视为一个施加的边界条件,而非器件属性。

熵输出

在开放、受驱动的系统中,伴随转换过程而从转换器持续转移到其环境的熵。它正是使连续做功输出与第二定律相调和的因素。

控制面

用以勾画功率平衡的边界。公式中所有量都相对于它定义;参见系统边界。

第二定律(开尔文–普朗克表述)

该原理指出:任何与单一温度的单一热库一起循环运行的器件都不能产生净功。它约束的是封闭平衡系统,而非开放受驱动系统,这正是该框架不与之矛盾的原因。

五个参数

通量密度 Φ(E,θ,t)

环境资源:入射场的能量,按单位面积、单位时间、单位立体角、单位能量计,作为能量 $E$、入射角 $\theta$ 和时间 $t$ 的函数。它是基本形式中唯一带有显式时间依赖的因子。

散射截面 σ(E)

与能量相关的有效面积 [m²],衡量入射场与转换器材料耦合的强弱。$\sigma(E)$ 与 $\Phi$ 之间的重叠决定了有多少资源被截获。参见σ 分析。

动量转移 Δp

在各向同性的、相互抵消的部分被平均掉之后,每次相互作用所沉积的净有向动量 [kg m/s]。它是破缺对称性的因子;在平衡态下 $\Delta p \to 0$,此时输出消失。

声子速度 v_ph

晶格在转移动量随机化之前将其从相互作用位点输运走的速度 [m/s]。它在转换链中充当输运速率。

转换效率 η_conv

被实际整流为可用功率的、所收集有向能量的无量纲分数,受约束 $0 \le \eta_{\text{conv}} \le 1$。它吸收了所有的总损耗,并从上方界定输出。

功率输出 P(t)

转换器在时刻 $t$ 所输送的瞬时可用电功率 [W]——整个框架所计算的量。它带有时间变量,因为它跟踪着一个起伏的环境。

输运与整流

整流

将起伏或振荡的输入转换为净有向输出。在本框架中,将有向动量整流为可用功率正是 $\eta_{\text{conv}}$ 所量化的;唯有在对称性被破缺时它才成功。

对称性破缺

那种本会使相反的动量贡献相互抵消的空间或时间对称性的缺失。它是 $\Delta p$ 非零、因而任何输出得以存在的必要条件。

有向动量

所转移动量中平均而言指向某一确定方向、因而在对起伏求平均后得以存留的分量。只有该分量对 $\Delta p$ 有贡献。

布朗棘轮

一种模型系统,其中破缺的对称性将无偏起伏整流为有向输运。它是本框架如何从起伏驱动中获得净输出的概念模板。参见非平衡能量转换。

声子

晶格振动的量子。声子以速度 $v_{\text{ph}}$ 携带所转移的动量穿过晶体,将微观相互作用与宏观电流联系起来。

谱匹配

截面 $\sigma(E)$ 与通量 $\Phi$ 的能量分布之间的对齐,使材料在资源最丰富之处耦合最强。良好的匹配使能量积分最大化。

准静态响应

假定材料因子对通量变化的响应实际上是瞬时的,从而 $P(t)$ 中所有的时间依赖都源自 $\Phi(E,\theta,t)$。参见数学架构。

模型与背景

主公式

Schubart Master Formula。它唯一的标准形式是紧凑的体积方程 $P(t) = \eta \cdot \int_V \Phi_{\text{eff}}(\mathbf{r},t) \cdot \sigma_{\text{eff}}(E)\,dV$。它的扩展的物理表示(一种谱–输运分解,它展开但并不取代标准形式)是 $P(t) = \iint \Phi\,\sigma\,\Delta p\,v_{\text{ph}}\,\eta_{\text{conv}}\,dE\,d\theta$。每一章都阐述其中的某一部分。

代表性切片

一种单带近似 $P \approx \Phi\,\sigma\,\Delta p\,v_{\text{ph}}\,\eta_{\text{conv}}\,\Delta E\,\Delta\theta$,通过假设某个主导的能量与角度窗口承载了积分的大部分而得到。它正是交互式探索器所计算的;参见完整推导。

技术中立

该框架对于由哪种物理通道或器件实现转换不作预设的性质。具体技术是通过给定具体因子形式而得到的特例。

说明性的数量级

为演练公式的结构或单位而选取的占位数值,明确不是测得的或声称的结果。本参考资料中所有内部数字均如此标明;参见量纲分析。

有效参数

代表大量微观细节的一个聚合量——如 $\eta_{\text{conv}}$ 代表全部转换损耗——在框架中被当作单一可测数值处理。

中微子伏打

该通用框架的一个可能应用,绝非其定义;其中环境通量与耦合被赋予特定的物理身份。为它所预测的任何输出都是有待独立验证的模型预测;参见未来扩展。

模型预测

由假定或估计的因子值计算出的输出,区别于测得的结果。框架的复合预测在未经端到端验证前都是预测;参见科学问题。