Gaz parfait relativiste
Le gaz parfait relativiste est un modèle de théorie cinétique des gaz qui considère un gaz composé de particules relativistes n'interagissant pas entre elles. Contrairement au gaz parfait « classique » qu'il généralise, il prend en compte les particules animées de vitesses proches de celle de la lumière.
Gaz non quantique
Fonction de partition
La fonction de partition du gaz parfait relativiste monoatomique (particules sans degrés de liberté internes comme la rotation ou vibration des particules) est :
- ,
où :
- ,
- (fonction de Bessel modifiée de seconde espèce),
avec
- T la température ;
- N le nombre de particules du gaz ;
- m la masse de chaque particule ;
- V le volume occupé par le gaz ;
- c la vitesse de la lumière ;
- h la constante de Planck ;
- k la constante de Boltzman[1].
Variables thermodynamiques
Variable | Expression générale | Limite classique | Limite ultra-relativiste |
---|---|---|---|
énergie interne U[4] | |||
énergie libre F[4] | |||
enthalpie H | |||
enthalpie libre G | |||
capacité calorifique CV[4] | |||
capacité calorifique CP | |||
potentiel chimique μ[4] | |||
entropie S[4] | |||
pression P[4] |
Bibliographie
Ouvrages généraux
- Walter Greiner, Ludwig Neise, Horst Stöcker, Hubert Curien, H. Aksas (trad. de l'allemand), Thermodynamique et mécanique statistique, Berlin/Heidelberg/Paris etc., Springer, , 532 p. (ISBN 3-540-66166-2)
Références
- Greiner et al. (1999), p. 269-271
- Les grandes lignes suivent Greiner et al. (1999), p. 269-271. L'intégration finale utilise un autre changement de variables.
- (en) Le lien entre l'intégrale et la fonction de Bessel Kn est donné par « Modified Bessel Function of the Second Kind », sur MathWorld, Equation 7
- Expressions générales données par Greiner et al. (1999), p. 271-273
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