TallerFisicaEstadistica CF 1ra Parte

TALLER
Profesora Carmen Fonseca Cuenca
Asignatura: FÍSICA ESTADÍSTICA

Algunos de los siguientes ejercicios han sido tomados de los textos citados en la referencia. En cada
punto debe mostrarclaramente el procedimiento aplicado.
I. Calcular la energía cinética media para una molécula de gas, a temperatura ambiente. A partir de este
valor, determinar el orden de magnitud del número cuántico n,que define su espectro energético. Con
base en el resultado anterior completar la siguiente tabla, para los gases citados:

Molécula

E.Cinética

n

Hidrógeno
Helio
Carbono
Nitrógeno
Oxígeno
II. En laestadística de Maxwell – Boltzmann (M-B) se define la probabilidad de una distribución dada
∏

como:

Donde representa el orden de degeneración del nivel (y se relaciona con la probabilidad intrínseca)y
los números de ocupación del respectivo nivel.
Obtener la distribución más probable y demostrar que en dicha distribución (que corresponde al
equilibrio estadístico), los números de ocupación seexpresan como:
Con

y

parámetros del sistema.

III. Demostrar que para valores grandes de , se cumple la fórmula de Stirling:
Relación que se puede utilizar en la demostración anterior.
IV. En lasiguiente tabla se muestran los valores de energía asociados a la radiación emitida o absorbida
en una transición rotacional de algunas moléculas di-atómicas.
Molécula

(eV)

H2

0,543

N2

0,292

O20,194

CO

0,268

T1

T2

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Profesora Carmen Fonseca Cuenca
Asignatura: FÍSICA ESTADÍSTICA

a) Completar la tabla anterior con el cociente de los números de ocupación del nivel
correspondiente a latransición ΔE. Hacerlo para dos temperaturas, T1: temperatura ambiente
(~20 ºC) y T2: temperatura de ebullición del nitrógeno (~ -195,8 ºC)
Suponga que los dos niveles involucrados en la transición,tienen la misma probabilidad intrínseca

b) Compare los valores anteriores, con los que obtendría si
de estos resultados.

eV. Comente el significado

V. Se tiene un sistema compuesto por dos...