Уравнение состояния сверхплотного вещества
Уравнение состояния для Ае- и Аеп-фаз вещества
Мы будем иметь дело с моделями звездных конфигураций, состоящих из вырожденных газовых масс. Это конфигурации белых карликов и барионных звезд. Под последними подразумеваются модели небесных тел, состоящих из вырожденного барионного газа. В расчетах параметров этих звездных конфигураций нужно иметь уравнение состояния вещества. Нас интересуют только вырожденные состояния вещества.
Начнем с рассмотрения Ае-фазы. Она состоит из голых атомных ядер и свободного вырожденного электронного газа. При достаточно низких температурах движение ядер сводится лишь к тому, что они совершают нулевые колебания около фиксированных точек равновесия. Поэтому они не дают никакого вклада в давление вещества. Давление целиком обусловлено электронами, плотность же энергии определяется атомными ядрами.
Плотность энергии равна
ρ = (тпс2 +b)∑ 2 Акпк + e (1)
где b — средняя энергия связи нуклона в ядрах (здесь нет смысла различать массы протона и нейтрона), пк — число ядер данного типа (с параметрами Ак и Zк) в единице объема, ρе — плотность энергии электронного газа. В условиях наличия вырожденного электронного газа b является функцией е .Согласно
ρе = 4Ке(хе (1 + 2х2e)-
(хе +
)) (2)
где, хе = ρе/mес = (3)1 /3hne1/3 me с — граничный импульс электронов в единицах mес (при ре>> тес, хе =
е/те с2) и
Ке (3)
Иногда удобно взамен хe использовать параметр tе:
tе =4arsh xe (4)
С помощью этого параметра плотность энергии электронов запишется в следующем компактном виде:
ρe = Ке(sh te- te). (5)
В выражении энергии (1) можно произвести некоторые упрощения. Так,
∑Aknk=∑Zknk=
ne
где А/Z есть средняя величина отношения Ак/Zк (усредненная по всем типам ядер, имеющихся в среде). Учитывая последнее и пренебрегая малыми величинами b и ρе, получаем
ρ=(6)
Напомним, что из-за явления нейтронизации отношение А/ Z является функцией хе, эта зависимость аппроксимирована полиномом. Теперь вычислим давление. Оно равно производной энергии по объему с обратным знаком, при постоянном числе частиц и энтропии (в данном случае энтропия равна нулю). Так как парциальное давление ядер не учитывается, то
P=-()Ne=-(
)Ne
где Nе = Vпе — число электронов в некотором объеме V. При дифференцировании ρе нужно учесть, что хе зависит от объема V. Имея в виду (2), находим для давления
Р = Ке [xе (2
- 3)
+3
].(7)
Учитывая также формулу, уравнение состояния вещества в Aе-фазе можно записать в следующем параметрическом виде:
![]() |
(
3 K n
(2+a1xe+a2
+a3
,
P=()4K (8)
Где a1,a2, а3 — постоянные, входящие в формулу: а1= 1,255 10-2, а2=1,755
10-5, а3=1,376
10-6; кроме того, мы ввели также новое обозначение
Кп= 5,11
1035 эрг
см-3, (9)
Интересные статьи:
Проблемы происхождения и развития Земли. Основные положения глобальной тектоники
Введение.
Во все времена люди хотели знать, откуда и каким образом произошел мир, в котором мы живем. Когда в культуре господствовали мифологические представления, происхождение мира объяснялось, как, скажем, в «Ведах» распадом первочело ...
Новый естественный спутник Земли
Введение
В приложении к газете «Красная звезда» (№38, четверг, 19 сентября 2002 г.) была опубликована следующая статья.
Американский астроном-любитель обнаружил новую "луну", вращающуюся вокруг Земли, и его открытие немедленно ...
Звездная аберрация против релятивистской астрономии
Аннотация
.
Показано, что преобразование Лоренца, сохраняющее уравнения Максвелла инвариантными, имеет дело с действительным объектом и его положением в пространстве и с мнимым отображением этого объекта в пространстве световыми лучами. ...