Релятивистское обобщение термодинамики со строго экстенсивным молярным объемом

Релятивистское обобщение термодинамики со строго экстенсивным молярным объемом

Рассмотрены основные дифференциальные уравнения релятивистской термодинамики в контравариантном и в ковариантном представлениях. Предложена упрощенная форма записи уравнений релятивистской
термодинамики, обеспечивающая учет воздействия гравитации на вещество без привлечения сложного математического аппарата общей теории относительности. Вскрыта физическая сущность, как сопряженных релятивистских температур Планка и Отта, так и контравариантных и ковариантных релятивистских значений и других термодинамических параметров и характеристик вещества. Обоснована неинвариантность релятивистских значений давления. Получены выражения для контравариантного и ковариантного значений импульса, обеспечивающие образование ими четырех-импульсов не с энтальпией, а соответственно с лагранжианом и с гамильтонианом.
PACS: 03.30.+p, 05.70.-a

1. ВВЕДЕНИЕ
Считается, что специальная теория относительности (СТО) сама по себе не приводит к однозначному понятию температуры, отнесенной к движущемуся веществу [1, 2]. Поэтому известно несколько релятивистских обобщений термодинамики с лоренц-инвариантным давлением. В первую очередь это релятивистские термодинамики Планка – Хазенорля [3 – 5] и Отта [6], которые хотя одинаково и основываются на лоренц-инвариантности энтропии и давления, однако, используют существенно отличающиеся друг от друга преобразования температуры и теплоты [2, 7]. Согласно Планку и Хазенорлю движущееся тело «холоднее» неподвижного.
Согласно же Отту движущееся тело, наоборот, «горячее» неподвижного [1]. Термодинамика с лоренц-инвариантной релятивистской температурой [1, 8] привлекательна тем, что в ней температуры фазовых переходов остаются внутренними свойствами веществ, как и в обычной (классической) термодинамике. Однако ее уравнения сами по себе не приводят к преобразованию энергии излучения, соответствующему релятивистскому доплеровскому смещению его частоты.
В большинстве релятивистских обобщений термодинамики в качестве дополнительного экстенсивного параметра используется импульс движущегося вещества. Однако, в отличие от механики, в релятивистской термодинамике принято считать, что этот импульс пропорционален энтальпии H вещества [1, 9, 10], а не внутренней энергии U, эквивалентной собственному значению2 его массы. И поэтому он образует четырехвектор с гамильтонианом энтальпии, а не с гамильтонианом энергии вещества [1, 10]. А так как даламберова псевдосила инерции является величиной производной от импульса, то в качестве меры инертности вещества фактически предлагается использовать не массу, а энтальпию вещества. Полное же термодинамическое значение псевдосилы инерции, учитывающее в планковской термодинамике затраты энергии не только на увеличение импульса вещества, но и на релятивистское сокращение объема (псевдосжатие) этого вещества, вблизи нулевого значения скорости движения вообще пропорционально (2H–U). Например, у идеального одноатомного газа оно более чем в два раза (в 7/3 раз) превышает значение псевдосилы инерции, устанавливаемое классической механикой. Так как это не подтверждается никакими экспериментами, то основывающиеся на данных представлениях релятивистские обобщения термодинамики нельзя рассматривать как соответствующие физической реальности.
В некоторых релятивистских обобщениях термодинамики, наряду с инвариантным давлением, предложены и не инвариантные формы релятивистского давления, учитывающие наличие у движущегося тела, как механического импульса [9], так и теплообмена [12, 13]. Однако эти полумеры не устраняют полностью, а лишь частично сглаживают имеющиеся в релятивистской термодинамике противоречия.
Присущие классической физике обыденные представления об абсолютности одновременности событий, а также об однозначности, как понятия времени3, так и определения пространственного объема, занимаемого движущимся веществом, существенно препятствуют построению наиболее совершенного релятивистского обобщения термодинамики. Сугубо логико-математический подход к решению проблем, не позволяющих достичь полного согласования термодинамики со СТО и с общей теорией относительности (ОТО), принципиально не в состоянии обеспечить положительный результат теоретических исследований. Для успешного достижения этими исследованиями поставленной перед ними цели необходимо, прежде всего, переосмыслить многие наши физические представления, которые лишь воспринимаются окончательно устоявшимися и незыблемыми а, на самом деле, такими не являются.
В данной работе, как раз, и предпринята попытка построения релятивистской термодинамики на основе отказа от некоторых догм, присущих не только классической физике, но и известным релятивистским обобщениям термодинамики. Наряду с этим в ней предлагается удобная для специализированной литературы по термодинамике форма записи дифференциальных уравнений состояния вещества, учитывающих воздействие на него гравитации.
* Здесь и далее под собственным значением понимается, как это принято в СТО, значение любого параметра вещества в сопутствующей ему СО. Это значение соответствует гравитермодинамической СО [11], в которой используется единое
для всех взаимно неподвижных объектов вещества координатное (гравитермодинамическое) время. Его следует отличать от собственных значений этого параметра в квантовой и в термодинамической собственных СО конкретных
макрообъектов вещества [11].

Полностью статья с формулами и расчетами в формате pdf доступна зарегистрировавшимся пользователям в галерее профиля автора.

страница профиля, вкладка "галерея профиля" . для перехода
нажмите здесь
для прочтения полного названия файла в галерее наведите курсор на значек папки с надписью PDF

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Комментарии