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凝聚态物理 > 统计力学

arXiv:2507.03615 (cond-mat)
[提交于 2025年7月4日 ]

标题: 跃迁粒子的局部熵产生率

标题: Local entropy production rate of run-and-tumble particles

Authors:Matteo Paoluzzi, Andrea Puglisi, Luca Angelani
摘要: 我们研究由非相互作用的跑跳粒子组成的活性系统中的局部熵产生率和局部熵流。在提供通用的时间依赖表达式后,我们专注于稳态 regime。值得注意的是,在此 regime 中,两个熵相等,并且仅依赖于分布函数及其空间导数。我们详细讨论了两个与实际情况相关的案例研究。首先,我们分析了空间依赖速度的情况,描述了光动力细菌,考虑了速度的两种不同形状,分段常数和正弦形。最后,我们研究了外力场的情况,重点关注谐波和线性势能,这些势能允许解析处理。在所有研究的情况下,我们将精确的和近似的解析结果与数值模拟进行了比较。
摘要: We study the local entropy production rate and the local entropy flow in active systems composed of non-interacting run-and-tumble particles in a thermal bath. After providing generic time-dependend expressions, we focus on the stationary regime. Remarkably, in this regime the two entropies are equal and depend only on the distribution function and its spatial derivatives. We discuss in details two case studies, relevant to real situations. First, we analyze the case of space dependent speed,describing photokinetic bacteria, cosidering two different shapes of the speed, piecewise constant and sinusoidal. Finally, we investigate the case of external force fields, focusing on harmonic and linear potentials, which allow analytical treatment. In all investigated cases, we compare exact and approximated analytical results with numerical simulations.
评论: 25页,6图
主题: 统计力学 (cond-mat.stat-mech) ; 软凝聚态物理 (cond-mat.soft); 生物物理 (physics.bio-ph)
引用方式: arXiv:2507.03615 [cond-mat.stat-mech]
  (或者 arXiv:2507.03615v1 [cond-mat.stat-mech] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.03615
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Luca Angelani [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 7 月 4 日 14:42:01 UTC (897 KB)
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