Fisica estadistica

*Física Estadística*

|
Es la rama de la Física que estudia la relación existente entre las características de la materia a nivel microscópico y sus propiedades macroscópicas. La definición más importante de la Física Estadística es la "función de partición". |
|

La física estadística o mecánica estadística es la parte de la física que trata de determinar el comportamiento de unsistema formado por muchas partículas. La física estadística permite predecir el comportamiento termodinámico de sistemas macroscópicos a partir de consideraciones microscópicas de las partículas formantes, utilizando para ello herramientas estadísticas junto a leyes mecánicas.
La física estadística puede describir numerosos campos con una naturaleza estocástica (reacciones nucleares, sistemasbiológicos, químicos, neurológicos, etc.).
En principio, podría obtenerse toda la información necesaria sobre el comportamiento del sistema construyendo e integrando las ecuaciones del movimiento para todos los grados de libertad del sistema. Sin embargo, debido al orden de magnitud del número de partículas en los sistemas macroscópicos (1025 partículas), tal enfoque es impracticable, ya que requeriríala resolución de un número increíblemente grande de ecuaciones diferenciales; además, introducir las condiciones iniciales de tal sistema sería imposible.
La utilidad de la física estadística consiste en ligar el comportamiento microscópico de los sistemas con su comportamiento macroscópico, de modo que conociendo el comportamiento de uno se pueden averiguar detalles del comportamiento del otro.Aplicaciones
Empíricamente la termodinámica ha estudiado los gases y ha establecido su comportamiento macroscópico con alto grado de acierto. Gracias a la física estadística es posible deducir las leyes termodinámicas que rigen el comportamiento macroscópico de este gas, como la ecuación de estado del gas ideal o la ley de Boyle-Mariotte, a partir de la suposición de que las partículas en elgas no están sometidas a ningún potencial y se mueven libremente con una energía cinética igual a colisionando entre sí y con las paredes del recipiente de forma elástica. El comportamiento macroscópico del gas depende de tan sólo unas pocas variables macroscópicas (como la presión, el volumen y la temperatura). Este enfoque particular para estudiar el comportamiento de los gases se llama teoríacinética.
Para predecir el comportamiento de un gas, la mecánica exigiría calcular la trayectoria exacta de cada una de las partículas que lo componen (lo cual es un problema inabordable). La termodinámica hace algo radicalmente opuesto, establece unos principios cualitativamente diferentes a los mecánicos para estudiar una serie de propiedades macroscópicas sin preguntarse en absoluto por lanaturaleza real de la materia de estudio. La mecánica estadística media entre ambas aproximaciones: ignora los comportamientos individuales de las partículas, preocupándose en vez de ello por promedios. De esta forma podemos calcular las propiedades termodinámicas de un gas a partir de nuestro conocimiento genérico de las moléculas que lo componen aplicando leyes mecánicas.
Postulado fundamental
Elpostulado fundamental de la mecánica estadística, conocido también como postulado de equiprobabilidad a priori, es el siguiente:
Dado un sistema aislado en equilibrio, el sistema tiene la misma probabilidad de estar en cualquiera de los microestados accesibles.
Este postulado fundamental es crucial para la mecánica estadística, y afirma que un sistema en equilibrio no tiene ninguna preferencia porninguno de los microestados disponibles para ese equilibrio. Si Ω es el número de microestados disponibles para una cierta energía, entonces la probabilidad de encontrar el sistema en uno cualquiera de esos microestados es p = 1/Ω;
El postulado es necesario para poder afirmar que, dado un sistema en equilibrio, el estado termodinámico (macroestado) que está asociado a un mayor número de...