Das Montanhas de Minas ao Oceano: Os Caminhos da Ciência para um Futuro Sustentável
20 a 25 de outubro de 2025
Trabalho 20784
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Dimensões Econômicas: ODS9 |
| Setor | Departamento de Física |
| Conclusão de bolsa | Não |
| Primeiro autor | Thales Henrique Prado de Paula |
| Orientador | LUIS BARBOSA PIRES |
| Outros membros | Erika Peixoto Pimenta |
| Título | Modelos Experimentais para Termodinâmica Estocástica: Máquinas Térmicas Informacionais |
| Resumo | Este projeto propõe a implementação experimental de uma máquina térmica mesoscópica baseada na combinação de técnicas de feedback com a manipulação óptica de uma micropartícula semicondutora. Experimentos anteriores demonstraram que a amplitude das oscilações dessa partícula depende da orientação relativa entre seu eixo de oscilação e a direção de polarização linear de uma pinça óptica. A proposta consiste em utilizar a informação obtida por meio da medida em tempo real do eixo de oscilação como recurso informacional — ou "combustível" — para controlar dinamicamente a polarização do feixe. O trabalho extraído será quantificado pela amplitude das oscilações sustentadas no estado estacionário, estabelecendo uma relação direta entre informação adquirida, controle aplicado e desempenho da máquina térmica. Espera-se desenvolver uma plataforma experimental capaz de quantificar observáveis termodinâmicos fundamentais de uma máquina térmica. A partir disso, será possível estabelecer métricas que caracterizem o desempenho da máquina, permitindo comparar e otimizar protocolos de controle baseados em informação. A proposta está estruturada em três etapas principais: (i) comunicação entre hardwares, (ii) implementação de feedback e (iii) modelagem termodinâmica. Na etapa (i), o objetivo é configurar e integrar diferentes dispositivos, como uma câmera de alta velocidade e um motor de passo controlado por um Arduino. Serão utilizadas bibliotecas em Python para desenvolver algoritmos capazes de identificar, em tempo real, a posição de uma micropartícula. Além disso, serão realizadas a caracterização da latência do sistema e a otimização dos protocolos de resposta e controle. Na etapa (ii), serão investigadas diferentes estratégias de feedback aplicadas ao controle dinâmico do sistema. A direção de polarização do laser será ajustada em tempo real com base na posição angular da partícula, buscando maximizar a amplitude de suas oscilações. Por fim, a etapa (iii) será dedicada à modelagem termodinâmica do sistema com base nos princípios da termodinâmica estocástica. O foco estará na extração de grandezas como trabalho, potência, entropia e informação mútua a partir das trajetórias experimentais da partícula, com o intuito de quantificar o desempenho da máquina térmica informacional. Já foram desenvolvidos códigos em Python capazes de capturar imagens por meio da câmera de alta velocidade e identificar, em tempo real, a posição da partícula aprisionada.. A comunicação entre o algoritmo de aquisição de dados e o Arduino, responsável pelo controle do motor de passo, também já foi implementada com sucesso. Atualmente, estão sendo conduzidos experimentos para caracterizar a latência do sistema e otimizar os parâmetros de controle do motor. Esses resultados preliminares, juntamente com os primeiros testes de implementação do protocolo de feedback, serão apresentados no simpósio. |
| Palavras-chave | Pinças óticas, Termodinâmica Estocástica, Máquinas térmicas |
| Forma de apresentação..... | Painel |
| Link para apresentação | Painel |
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