La cuestión principal que me gustaría plantear es si cantidades como la densidad dependen del marco de referencia. He buscado en varios foros y la respuesta es algo controvertida. Algunas respuestas utilizan el concepto de masa relativista para justificar que es invariante. Algunas de las respuestas dicen que la masa relativista no es un concepto correcto (dado en Mecánica Clásica por John R. Taylor pg 633) y que la masa es invariante y por lo tanto la densidad debe ser una cantidad dependiente del observador. Esto es un poco impar debido al siguiente experimento mental:
Imagina que un recipiente lleno de líquido se hace viajar a velocidades relativistas. En el marco del contenedor, la densidad es d a la temperatura T y la presión P. Para una persona en el marco del suelo, el volumen del líquido disminuirá debido a la contracción de la longitud. En la densidad crítica debe producirse una transición de fase de líquido a sólido. En el marco de movimiento, el recipiente tiene un líquido, pero en el marco de reposo, el recipiente está lleno de un sólido.
Así que, basándome en lo anterior, tengo las siguientes preguntas:
- ¿Hay algo malo en el argumento anterior y por qué es incorrecto? (por ejemplo, el diagrama de fases cambia en función de la velocidad del objeto)
- Si la densidad depende del observador, ¿podría significar que la termodinámica depende del observador?
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En mi opinión, es realmente sutil. Incluso sin entrar en el debate masa relativista / no masa relativista, es un buen punto que la contracción de la longitud está en el trabajo. Así que hay algo mezclado en tu pregunta y/o en la respuesta que obtuviste antes de publicar. Personalmente creo que los diagramas de transición de fase deben estar desplazados según el observador en movimiento. No es que tú como observador observes mágicamente una nebulosa de gas contrayéndose (sí geométricamente) en una gota de líquido gigante. Esto es independiente de la masa que se considere, incluso tomando la masa en reposo el valor de la densidad observada aumenta, pero no lleva ninguna información
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En los procesos internos, eso siempre ocurrirá dentro de un marco de reposo. Este es un punto similar al hecho de que nada cambia dentro de un cuerpo que adquiere masa relativista. Aunque de nuevo, los dos son aspectos diferentes.
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Uno esperaría que las transiciones de fase dependan sólo de funciones de temperatura, presión, densidad, potencial químico, etc. que forman invariantes de Lorentz (es decir, escalares)
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Creo que esto se debe a que los diagramas de fase se transforman bajo las transformaciones de Lorentz. Medimos las variables de estado transformadas $(P', T', \rho ' , V')$ y tratar de trazarlos en el diagrama de fase sin transformar, lo que lleva a la aparente contradicción de que la fase no es un invariante relativista. Pero si trazamos $(P', T', \rho' , V')$ en el diagrama de fase debidamente transformado, encontraríamos que el sistema está exactamente en el mismo estado en el que lo encontraríamos si realizáramos las mediciones en el marco de reposo y las trazáramos en el diagrama de fase en reposo.
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Olvídese por un momento de los diagramas de fase. ¿Qué es lo que realmente determina si una masa es sólida o líquida? ¿Cómo es que que ¿se modifica con la transformación relativista? ¿Qué pasaría con la sustancia si se hiciera un agujero en la caja desde el punto de vista del observador relativista?