Mecánica estadística
física del comportamiento estadístico de un gran número de partículas / De Wikipedia, la enciclopedia encyclopedia
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La mecánica estadística es una rama de la física que mediante la teoría de la probabilidad es capaz de deducir el comportamiento de los sistemas físicos macroscópicos constituidos por una cantidad estadísticamente significativa de componentes equivalentes a partir de ciertas hipótesis sobre los elementos o partículas que los conforman y sus interacciones mutuas.
Los sistemas macroscópicos son aquellos que tienen un número de partículas cercano a la constante de Avogadro, cuyo valor, de aproximadamente , es increíblemente grande, por lo que el tamaño de dichos sistemas suele ser de escalas cotidianas para el ser humano, aunque el tamaño de cada partícula constituyente sea de escala atómica. Un ejemplo de un sistema macroscópico sería un vaso de agua.
La importancia del uso de las técnicas estadísticas para estudiar estos sistemas radica en que, al tratarse de sistemas tan grandes es imposible, incluso para las más avanzadas computadoras, llevar un registro del estado físico de cada partícula y predecir el comportamiento del sistema mediante las leyes de la mecánica, además del hecho de que resulta impracticable el conocer tanta información de un sistema real.
La utilidad de la mecánica estadística consiste en ligar el comportamiento microscópico de los sistemas con su comportamiento macroscópico o colectivo, de modo que, conociendo el comportamiento de uno, pueden averiguarse detalles del comportamiento del otro. Permite describir numerosos campos de naturaleza estocástica como las reacciones nucleares; los sistemas biológicos, químicos, neurológicos, entre otros.[1][2][3][4][5]
La mecánica estadística surgió a partir del desarrollo de la termodinámica, campo en el que se logró explicar las propiedades físicas macroscópicas -como la temperatura, la presión y la capacidad calorífica- en términos de parámetros microscópicos que fluctúan en torno a valores medios y se caracterizan por distribuciones de probabilidades.
Mientras que la termodinámica clásica se ocupa principalmente del equilibrio termodinámico, la mecánica estadística se ha aplicado en la mecánica estadística del no-equilibrio a las cuestiones de modelar microscópicamente la velocidad de procesos irreversibles que son impulsados por desequilibrios. Ejemplos de tales procesos incluyen reacción química y flujos de partículas y calor. El Teorema de fluctuación-disipación es el conocimiento básico obtenido de la aplicación de la mecánica estadística del no-equilibrio para estudiar la situación más simple de no-equilibrio de un flujo de corriente en estado estacionario en un sistema de muchas partículas.