引力存在下的状态方程

我们研究当引力存在时，物质的状态方程如何受到影响。为此，我们考虑牛顿引力作用下的一盒理想气体。除通常的热力学量外，还需一个表征相对于平均压力的每单位面积权重的特征变量，以描述气体的宏观状态。尽管由于引力的存在密度与压力并不均匀，但理想气体定律本身在系统平均的热力学量上成立。进一步假设系统遵循绝热过程，我们得到平均压力与密度之间的一个新关系，其不同于无引力时理想气体的常规状态方程。然而，将结果应用于牛顿恒星中的小体积时，我们发现当特征尺度较小时，常规方程在大多数天体物理情形下可靠。另一方面，在牛顿恒星表面附近引力效应变得显著。