Extended Thermodynamics

فیزیکدانان قاطعانه بر این باورند که معادلات دیفرانسیل طبیعت باید هذلولی باشد تا عمل در فاصله را حذف کند. با این حال معادلات ترمودینامیک برگشت ناپذیر - معادلات ناویر استوکس و فوریه - سهمی هستند. این ناسازگاری بین انتظارات فیزیکدانان و قوانین کلاسیک ترمودینامیک، فرمول بندی ترمودینامیک توسعه یافته را برانگیخته است. پس از توصیف نقوش و تکامل اولیه این شاخه جدید ترمودینامیک برگشت ناپذیر، نویسندگان این نظریه را برای گازهای تک اتمی، مخلوط گازها، گازهای نسبیتی، و "گازهای" فونون ها و فوتون ها به کار می برند. این بحث پدیده‌های مختلفی به نام صدای دوم، مانند انتشار گرما، انتشار تنش برشی و غلظت، و صدای دوم در هلیوم مایع را به تصویر می‌کشد. ساختار ریاضی رسمی ترمودینامیک توسعه یافته نشان داده شده است و نشان داده می شود که این نظریه کاملاً با نظریه جنبشی گازها سازگار است. این مطالعه با آزمایش ترمودینامیک توسعه یافته از طریق بهره برداری از پیش بینی های آن برای اندازه گیری پراکندگی نور و انتشار صدا پایان می یابد.

Physicists firmly believe that the differential equations of nature should be hyperbolic so as to exclude action at a distance; yet the equations of irreversible thermodynamics - those of Navier-Stokes and Fourier - are parabolic. This incompatibility between the expectation of physicists and the classical laws of thermodynamics has prompted the formulation of extended thermodynamics. After describing the motifs and early evolution of this new branch of irreversible thermodynamics, the authors apply the theory to mon-atomic gases, mixtures of gases, relativistic gases, and "gases" of phonons and photons. The discussion brings into perspective the various phenomena called second sound, such as heat propagation, propagation of shear stress and concentration, and the second sound in liquid helium. The formal mathematical structure of extended thermodynamics is exposed and the theory is shown to be fully compatible with the kinetic theory of gases. The study closes with the testing of extended thermodynamics through the exploitation of its predictions for measurements of light scattering and sound propagation.