À relativistic generalization of thermodynamics

Summary

Alternative forms of relativistic thermodynamics are discussed in a unified manner, and further evidence is presented in favour of the proposal, made earlier by one of the authors, that when temperature can be defined, it should be regarded as Lorentz-invariant, and that thermodynamic relations must be generalized to take account of relativity. In the previous work the energy-momentum transformation of a system of particles was used. It is shown in this paper in what sense such a treatment is valid. The argument is extended to a system confined to a container, and the earlier thermodynamic results are confirmed. The relation between various classes of systems is elucidated. The second law takes the formTΔS⩾βΔQ,β≡1/√1−(v/c)² if all quantities are measured on a relatively moving system. The difficulty of how to define temperature equality for relatively moving systems is raised briefly, but is assumed settled by convention or otherwise for the present purposes.

Riassunto

Si discutono, in modo unificato, le diverse formulazioni della termodinamica relativistica, e si presentano ulteriori argomenti a favore della proposta, fatta precedentemente da uno degli autori, di considerare la temperatura, quando può essere definita, come invariante di Lorentz, e di generalizzare le relazioni termodinamiche per tener conto della relatività. Nel lavoro precedente si era usata la trasformazione dell’energia-impulso di un sistema di particelle. In questo articolo si indica in quale senso questo trattamento è valido. Si estende il ragionamento ad un sistema confinato in un recipiente, e si confermano i precedenti risultati termodinamici. Si chiarisce la relazione fra le varie classi di sistemi. La seconda legge prende la formaTΔS⩾βΔQ,β=1/√1−(v/c)² se tutte le quantità sono misurate in un sistema in moto relativo.

Реэюме

С единой точки эрения рассматриваются альтернативные формы релятивистской термодинамики, и проводятся дополнительное подтверждение в польэу предположения, сделанного ранее одним иэ автором, в том случае, когда температура может быть определена, она должна рассматриваться Лорентц-инва-риантной, и что термодинамические соотнощения должны быть обобшены с учетом относительности. В предыдушей работе было испольэовано преобраэование знергии-импульса системы частиц. В настояшей работе покаэывается, в каком смысле такое рассмотрение справедливо. Этот аргумент распространяется на систему, эаключенную в контейнер, и подтверждаются реэультаты прежней термодинамики. Общясняется свяэь между раэличными классами систем. Второй эакон принимает видTΔS≥βΔQ,β≡1/√1−(v/c)² если все величины иэмеряются по отнощению к движушейся системе.