Il Nuovo Cimento B (1971-1996)

, Volume 104, Issue 2, pp 131–147 | Cite as

Optimal paths for a bimolecular, light-driven engine

  • S. J. Watowich
  • K. H. Hoffmann
  • R. S. Berry


We examine a light-driven dissipative engine, which must necessarily operate far from equilibrium and at a nonzero rate to be capable of providing power and work. The engine’s working fluid consists of a buffer gas and the reacting system 2SO3F⇄S2O6F2. We model the concentrations of the reacting system as functions of both temperature and pressure. Piston trajectories maximizing work output and minimizing entropy production are determined for such an engine with the rate-dependent loss mechanisms of friction and heat conduction.


PACS 05.70.Ln Nonequilibrium thermodynamics irreversible processes PACS 44.60 Thermodynamic processes (phenomenology, experimental techniques) PACS 82.90 Other topics in physical chemistry 

Оптимальные траектории для бимолекулярного двигателя, приводимого в действие светом


Мы исследелуем диссипативный двигатель, приводимый в действие светом, который безусловно должен действовать далеко от равновесия и при ненулевой скорости, чтобы обеспечить производство знергии и работы. Рабочее тело двигателя представляет буфферный газ и реагирующую систему 2SO3F⇄S2O6F2. Мы моделируем концентрации реагирующей системы в зависимости от температуры и давления. Для такого двигателя определяются траектории поршня, обеспечивающие максимум работы и минимум образования энтропии, с учетом зависящих от скорости механизмов потерь на трение и теплопроводность.


Si esamina un motore dissipativo attivato dalla luce che deve necessariamente funzionare lontano dall’equilibrio e a una velocità diversa da zero per essere in grado di fornire potenza e lavoro. Il fluido di lavoro del motore consiste di un gas tampone e di un sistema reagente 2SO3F⇄S2O6F2. Si modellano le concentrazioni del sistema reagente in funzione sia della temperatura che della pressione. Le traiettorie del pistone che massimizzano l’uscita di lavoro e minimizzano la produzione di entropia sono determinate per un tale motore con i meccanismi di perdita dipendenti dalla velocità di attrito e conduzione di calore.


Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.


  1. (1).
    M. Mozurkewich andR. S. Berry:J. Appl. Phys.,54, 3651 (1983).ADSCrossRefGoogle Scholar
  2. (2).
    S. J. Watowich, K. H. Hoffmann andR. S. Berry:J. Appl. Phys.,58, 2893 (1985).ADSCrossRefMATHGoogle Scholar
  3. (3).
    E. C. Zimmermann andJ. Ross:J. Chem. Phys.,80, 720 (1984).ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. (4).
    E. C. Zimmermann, M. Schell andJ. Ross:J. Chem. Phys.,81, 1327 (1984).ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. (5).
    A. Nitzan andJ. Ross:J. Chem. Phys.,59, 241 (1973).ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. (7).
    C. F. Taylor:The Internal Combustion Engine in Theory and Practice, Vol.1 (MIT, Cambridge, Mass. 1966), p. 312.Google Scholar
  7. (8).
    S. Watowich, J. Krause andR. S. Berry: inApplications of Computer Algebra, edited byR. Pavelle (Kluwer Academic Publishers, Hingham, Mass., 1985).Google Scholar
  8. (9).
    F. B. Dudley andG. H. Cady:J. Am. Chem. Soc.,83, 3375 (1963).CrossRefGoogle Scholar
  9. (10).
    A. E. Bryson andY. C. Ho:Applied Optimal Control (Wiley, New York, N.Y., 1975);P. Naslin:Essentials of Optimal Control (Boston Technical Publishers, Inc., Cambridge, Mass., 1969).Google Scholar
  10. (11).
    R. L. Crane, K. E. Hillstrom andM. Minkoff:Solution of the General Nonlinear Programming Problem with the Subroutine VMCON (ANL-80-64, Argonne National Laboratory, Argonne, Ill. 60439).Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1989

Authors and Affiliations

  • S. J. Watowich
    • 1
    • 2
  • K. H. Hoffmann
    • 1
    • 2
  • R. S. Berry
    • 1
    • 2
  1. 1.Department of ChemistryThe University of ChicagoChicago
  2. 2.James Franck InstituteThe University of ChicagoChicago

Personalised recommendations