Ich bin auf zwei widersprüchliche Ableitungen der Zustandsgleichung eines nicht-relativistischen Gases gestoßen. Allerdings stimmen die Ableitungen der relativistischen Zustandsgleichung beider Quellen überein. Ich denke, die Diskrepanz liegt vielleicht an unterschiedlichen Definitionen von Energie (Thermodynamik versus ...?). Ich habe die Argumente unten zusammengefasst.
Quelle 1
: Anmerkungen zu Stellar Structure & Evolution von OR Pols, Seite 24 http://www.astro.ru.nl/~onnop/education/stev_utrecht_notes/chapter1-4.pdf
Beginnen Sie mit dem Druckintegral,
P=13∫∞0DPn ( p ) pvP=13n ⟨ SvP⟩ ,
Wo
n ( p )
ist die Verteilungsfunktion im Impuls,
P
ist der Impuls, und
vP
ist die Geschwindigkeit eines Teilchens mit Impuls
P
. Denken Sie auch daran, dass die "innere Energiedichte"
u
Ist
u =∫∞0DPn ( p )EP= n ⟨EP⟩ ,
Wo
EP
ist die kinetische Energie.
Für den nichtrelativistischen Fall giltvP=PM
, So
P=13n ⟨ SvP⟩ =13n ⟨P2M⟩
=13n ⟨ 2EP⟩ =23du ,
also ist das Fazit
P=23du .
Quelle 2
: RydensEinführung in die Kosmologie
, Seite 55.
Zustandsgleichungen sind hier bezeichnet
P= w ε ,
Wo
Ich gehe davon aus, dass Rydens ε dasselbe ist wie Pols' u
. Nichtrelativistisches Gas gehorcht dem idealen Gasgesetz,
P=ρμkT _,
Wo
ρ
ist die Dichte und
μ
ist die mittlere Masse der Teilchen. Für nichtrelativistische Teilchen gilt
ε ≈ ρ ,
So
P≈kT _με
Für ein nichtrelativistisches Gas gilt
3k T _= μ ⟨v2⟩
und somit
P=⟨v2⟩3, _
aber wo sie behauptet
⟨v2⟩3≪ 1 ,
was eindeutig der Behauptung von Pols widerspricht, dass dieser Proportionalitätsfaktor gilt
23
. Tatsächlich nimmt Ryden die Verhältnismäßigkeit an
0
, so dass
P= 0
für ein nichtrelativistisches Gas.
Ich frage mich, wie ich diese beiden Argumente in Einklang bringen kann. Sind Polenu
und Rydensε
die gleiche "Art" von Energie?
Benutzer65081