热力学参数的相对论变换与精细化Saha方程
广义相对论与量子宇宙学
2021-12-23 v4 统计力学
高能物理 - 理论
摘要
温度的相对论变换规则是一个被争论了110多年的课题。文献中存在若干互不相容的提议，但最终的解决方案仍然缺失。在本工作中，我们利用相对论动理论重新考虑了包括温度、化学势、压强、熵密度和焓密度在内的一批热力学参数的相对论变换规则问题，针对相对论理想流体。分析以完全相对论协变方式进行，并在Minkowski和Rindler时空下获得了上述量的显式变换规则。我们的结果表明，运动流体的温度显得更冷，支持de Broglie、Einstein和Planck的提议，而非其他提议。此外，在Rindler流体情形下，我们的工作表明，对于一个底面平行于Rindler视界的盒中理想流体，其总粒子数和总熵与底面积成正比，但与盒高无关，只要盒底充分接近Rindler视界。粒子数的面积依赖性意味着粒子倾向于聚集到盒底，从而隐式决定了系统的化学势分布，而熵的面积依赖性表明熵仍是可加的，并可能在解释黑洞熵的面积律中找到一些应用。作为副产品，我们还获得了在Minkowski和Rindler时空中均成立的著名Saha方程的相对论精细化版本。
引用
@article{arxiv.2105.07313,
title = {Relativistic transformation of thermodynamic parameters and refined Saha equation},
author = {Xin Hao and Shaofan Liu and Liu Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.07313},
year = {2021}
}
备注
v4: BIG change: the transformation rules in previous versions are flawed because they were based on the assumption that the form of the first law remain unchanged under the change of observers, which proves to be false. The new rules are based on the invariance of Gibbs-Duhem relation