[论文解读] 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 4

一句话总结

本文研究了扩展相空间中带电加速反 de Sitter（AdS）黑洞的热力学行为，推导了其状态方程，并分析了 P-V 临界性与焦耳-汤姆孙膨胀。研究发现，该系统表现出类似范德瓦尔斯的临界行为，具有相同的临界指数和大/小黑洞相变，同时反演温度随电荷增加而升高，随加速度参数减小，尽管最小反演温度与临界温度之比在所有加速度条件下均恒为 0.5，表现出普遍性。

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.

研究动机与目标

• 分析带电加速 AdS 黑洞在扩展相空间中的热力学性质。
• 研究该系统是否表现出与范德瓦尔斯系统类似的临界行为。
• 确定焦耳-汤姆孙膨胀行为，包括反演曲线与等焓线。
• 考察加速度参数与电荷对热力学过程的影响。

提出的方法

• 推导带电加速 AdS 黑洞的热力学量与状态方程。
• 利用范德瓦尔斯类比分析临界行为，包括临界指数与相变特征。
• 计算反演温度，并在 T-P 平面中构建反演曲线与等焓线。
• 通过数值方法研究电荷 $e$ 与加速度参数 $a$ 对反演曲线与等焓线的影响。
• 计算最小反演温度与临界温度之比，以评估其普遍性。

实验结果

研究问题

• RQ1 带电加速 AdS 黑洞是否表现出与范德瓦尔斯系统类似的 P-V 临界性？
• RQ2 电荷 $e$ 与加速度参数 $a$ 如何影响反演温度与焦耳-汤姆孙膨胀行为？
• RQ3 该黑洞系统在 T-P 平面中的等焓线行为如何？
• RQ4 最小反演温度与临界温度之比是否具有普遍性，与加速度参数无关？

主要发现

• 带电加速 AdS 黑洞表现出 P-V 临界性，其临界指数与范德瓦尔斯系统完全相同。
• 该系统经历大/小黑洞相变，类似于液-气相变。
• 在给定压力下，反演温度随电荷 $e$ 增加而升高。
• 反演曲线随加速度参数 $a$ 增大而减小，表明其具有抑制效应。
• 最小反演温度与临界温度之比恰好为 0.5，且与加速度参数无关，表明其具有普遍性。