Relativistic Thermodynamics: A Modern 4-Vector Approach

Abstract

Using the Minkowski relativistic 4-vector formalism, based on Einstein’s equation, and the relativistic thermodynamics asynchronous formulation (Grøn (1973)), the isothermal compression of an ideal gas is analyzed, considering an electromagnetic origin for forces applied to it. This treatment is similar to the description previously developed by Van Kampen (van Kampen (1969)) and Hamity (Hamity (1969)). In this relativistic framework Mechanics and Thermodynamics merge in the first law of relativistic thermodynamics expressed, using 4-vector notation, such as $\Delta U^{\mu} = W^{\mu} + Q^{\mu}$, in Lorentz covariant formulation, which, with the covariant formalism for electromagnetic forces, constitutes a complete Lorentz covariant formulation for classical physics.

Resumen

Mediante el formalismo cuadrivectorial relativista de Minkowski, basado en la ecuación de Einstein, y la formulación asíncrona de la termodinámica relativista (Grøn, 1973), se analiza la compresión isoterma de un gas ideal, considerando un origen electromagnético para las fuerzas que se le aplican. Este tratamiento es similar a la descripción desarrollada anteriormente por van Kampen (1969) y Hamity (1969). En este marco relativista, la mecánica y la termodinámica se funden en el primer principio de la termodinámica relativista, expresado en notación cuadrivectorial como $\Delta U^{\mu} = W^{\mu} + Q^{\mu}$, en una formulación covariante bajo transformaciones de Lorentz que, junto con el formalismo covariante de las fuerzas electromagnéticas, constituye una formulación covariante completa de la física clásica.

Traducción al castellano del abstract original.