[論文レビュー] Thermodynamic of the charged accelerating AdS black hole: P-V critical and Joule-Thomson expansion

Yaling Huang, Sen Guo|arXiv (Cornell University)|Sep 20, 2020

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、拡張された相空間における電荷を帯びた加速する反ド・ジッター（AdS）ブラックホールの熱力学的挙動を調査し、その状態方程式を導出し、P-V臨界性およびジュール＝トムソン膨張を分析している。この系は、同一の臨界指数を有するファン・デル・ワールスに類似した臨界挙動を示し、大/小ブラックホールの相転移を経験するが、逆転温度は電荷が増加するにつれて上昇し、加速度パラメータが増加するにつれて低下する。ただし、最小逆転温度と臨界温度の比は、加速度にかかわらず常に0.5に留まり、普遍的である。

ABSTRACT

In this paper, we study the thermodynamic of the charged accelerating AdS black hole in the extended phase space. Firstly, the thermodynamic quantities are derived and the state equation is obtained for this black hole. Through the investigate to the critical behavior, which shown that the charged accelerating AdS black hole as thermodynamic system is similar to the van der Waals system. The two systems share same critical exponents, and the black hole system also show that the large/small black hole phase transition. Then, we derive the inversion temperature of this black hole and plot the inversion and isenthalpic curves in the T-P plane. We find that the inversion temperature for a given pressure increases with $e$, and the acceleration parameter has the opposite effect, which the inversion curves decreases gradually with the the increases of $a$. Finally, we investigate the influence of acceleration parameter on isenthalpic curves, and obtain the ration between the minimum inversion temperature and critical temperature also is 0.5, which also means that the acceleration parameter has no effect on this universal ratio.

研究の動機と目的

• 拡張された相空間における電荷を帯びた加速するAdSブラックホールの熱力学的性質を分析すること。
• この系がファン・デル・ワールス系に類似した臨界挙動を示すかどうかを調査すること。
• ジュール＝トムソン膨張挙動、特に逆転曲線および等エンタルピー曲線を含めた分析を行うこと。
• 加速度パラメータおよび電荷が熱力学的過程に与える影響を検討すること。

提案手法

• 電荷を帯びた加速するAdSブラックホールの熱力学的量および状態方程式の導出。
• ファン・デル・ワールスの類似を用いた臨界挙動の分析、臨界指数および相転移の特徴を含む。
• T-P平面における逆転温度の計算および逆転曲線と等エンタルピー曲線の構築。
• 電荷 $e$ および加速度パラメータ $a$ が逆転曲線および等エンタルピー曲線に与える影響を数値的に調査すること。
• 最小逆転温度と臨界温度の比を計算し、普遍性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電荷を帯びた加速するAdSブラックホールは、ファン・デル・ワールス系に類似したP-V臨界性を示すか？
• RQ2 電荷 $e$ および加速度パラメータ $a$ は、逆転温度およびジュール＝トムソン膨張にどのように影響を与えるか？
• RQ3 このブラックホール系における等エンタルピー曲線はT-P平面でどのように振る舞うか？
• RQ4 最小逆転温度と臨界温度の比は、加速度パラメータに依存せず普遍的か？

主な発見

• 電荷を帯びた加速するAdSブラックホールは、ファン・デル・ワールス系と同一の臨界指数を有するP-V臨界性を示す。
• この系は、液体-気体転移に類似した大/小ブラックホールの相転移を経験する。
• 一定の圧力のもとで、逆転温度は電荷 $e$ が増加するにつれて上昇する。
• 逆転曲線は加速度パラメータ $a$ が増加するにつれて低下し、抑制効果が示唆される。
• 最小逆転温度と臨界温度の比は正確に0.5であり、加速度パラメータに依存せず、普遍的である。