Maison » Relations réciproques d'Onsager

Relations réciproques d'Onsager

1930
  • Lars Onsager
Laboratory scene demonstrating thermoelectricity applications with Peltier cooler and generator.

A key theorem in non-equilibrium thermodynamics, these relations express the equality of certain cross-coefficients between coupled flows of energy and matter. They state that in the absence of a magnetic field, the matrix of transport coefficients is symmetric: [latex]L_{\alpha\beta} = L_{\beta\alpha}[/latex]. This links seemingly unrelated transport phenomena, such as the Seebeck et Peltier effects in thermoelectricity.

The Onsager reciprocal relations extend classical thermodynamics, which primarily deals with systems in equilibrium, to systems that are near equilibrium but experiencing irreversible processes. These processes are described by a set of linear equations relating thermodynamique ‘fluxes’ (like heat flow, electric current, or mass diffusion) to thermodynamic ‘forces’ (like temperature gradient, electric potential gradient, or chemical potential gradient). For example, a heat flux ([latex]J_q[/latex]) can be caused by a temperature gradient ([latex]X_q[/latex]) and an electric potential gradient ([latex]X_e[/latex]), so [latex]J_q = L_{qq}X_q + L_{qe}X_e[/latex].

The novelty of Onsager’s work, for which he won the 1968 Nobel Prize in Chemistry, was to prove that the cross-coefficient linking the electrical force to heat flow ([latex]L_{qe}[/latex]) is equal to the coefficient linking the thermal force to electric current ([latex]L_{eq}[/latex]). This symmetry is not obvious from macroscopic observation but arises from the principle of microscopic reversibility—the idea that the equations of motion for individual particles are symmetric with respect to time reversal. These relations dramatically simplified the study of complex transport phenomena by reducing the number of independent coefficients that need to be measured experimentally.

UNESCO Nomenclature: 2212
– Thermodynamics, statistical physics, and condensed matter

Taper

Système abstrait

Perturbation

Incrémentale

Usage

Créneau/spécialité

Précurseurs

  • thermodynamique classique (première et deuxième lois)
  • empirical laws like Fourier’s law of heat conduction and Fick’s law of diffusion
  • découverte de divers phénomènes croisés comme les effets Seebeck, Peltier et Thomson
  • mécanique statistique de Ludwig Boltzmann et J. Willard Gibbs
  • Einstein’s work on Brownian motion and fluctuation-dissipation theorems

Applications

  • thermoélectricité (refroidisseurs Peltier, générateurs thermoélectriques à radio-isotopes)
  • électrocinétique (électro-osmose pour la microfluidique, potentiel d'écoulement)
  • analyse des phénomènes de transport à travers les membranes biologiques
  • science des matériaux pour la conception de matériaux multifonctionnels
  • geophysics for modeling coupled heat and fluid flow in earth’s crust

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

!niveaux !!! Adhésion obligatoire

Vous devez être membre de l'association pour accéder à ce contenu.

S’inscrire maintenant

Vous êtes déjà membre ? Connectez-vous ici
Related to: Onsager reciprocal relations, non-equilibrium thermodynamics, transport phenomena, fluxes, forces, thermoelectricity, seebeck effect, Peltier effect, microscopic reversibility, statistical mechanics.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

DISPONIBLE POUR DE NOUVEAUX DÉFIS
Ingénieur mécanique, chef de projet, ingénierie des procédés ou R&D
Développement de produits efficace

Disponible pour un nouveau défi dans un court délai.
Contactez-moi sur LinkedIn
Intégration électronique métal-plastique, Conception à coût réduit, BPF, Ergonomie, Appareils et consommables de volume moyen à élevé, Production allégée, Secteurs réglementés, CE et FDA, CAO, Solidworks, Lean Sigma Black Belt, ISO 13485 médical

Nous recherchons un nouveau sponsor

 

Votre entreprise ou institution est dans le domaine de la technique, de la science ou de la recherche ?
> envoyez-nous un message <

Recevez tous les nouveaux articles
Gratuit, pas de spam, email non distribué ni revendu

ou vous pouvez obtenir votre adhésion complète - gratuitement - pour accéder à tout le contenu restreint >ici<

Contexte historique

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

Retour en haut

Vous aimerez peut-être aussi