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Conoce los postulados de la mecánica estadística

La mecánica estadística se trata de una teoría matemática que plantea métodos estadísticos y teóricos basados en las probabilidades, estudiando grandes unidades o conjuntos de entes microscópicos.

La mecánica estadística se trata de una teoría matemática que plantea métodos estadísticos y teóricos basados en las probabilidades, estudiando grandes unidades o conjuntos de entes microscópicos. No se trata de la postulación de ninguna ley natural; sin embargo, logra explicar detalladamente el comportamiento macroscópico de dicha naturaleza partiendo de los comportamientos de los conjuntos. 

La mecánica estadística tuvo su origen en el desarrollo de la termodinámica clásica, disciplina encargada de dar una explicación sobre las propiedades físicas macroscópicas, tales como la temperatura, presión y la capacidad calorífica. Los cuales se han establecido bajo los parámetros microscópicos que pueden fluctuar alrededor de los valores promedia les, siendo estos caracterizados por la distribución de la probabilidad.  Esto dio los fundamentos y la base del campo de la termodinámica estadística y la física estadística. 

En el campo de la Ingeniería industrial es indispensable el manejo de determinados conceptos, entre los cuales se encuentra la mecánica estadística y sus postulados. Si deseas obtener más información puedes ingresar en nuestro enlace y encontrar toda la información concerniente a dicha carrera.

Origen de la mecánica estadística

El origen de la mecánica estadística se atribuye a los estudios realizados por el físico austríaco Ludwig Boltzmann, siendo este el que desarrolló los elementos fundamentales de la entropía basados en los términos de un conjunto de microestados.  Pasando dichos estatutos al físico escocés James Clerk Maxwell. 

Este logró desarrollar modelo de distribución de probabilidad de estos estados.  Así mismo sucedió con el estadounidense Josiah Willard Gibbs, El cual le dio un nombre a este ámbito en 1884.

Ciertamente, la termodinámica clásica se ha ocupado del equilibrio termodinámico, por su parte la mecánica estadística aplica a los fundamentos del equilibrio basados en los problemas de modelado microscópico con respecto a la velocidad de los procesos que resultan irreversibles e impulsados por los desequilibrios. 

Alguno de los ejemplos de dichos procesos son incluidos en las reacciones químicas o los flujos que contienen las partículas y el calor. 

Postulados de la mecánica estadística

El principal postulado de la mecánica estadística se basa en el principio de las probabilidades iguales a priori. En dónde se presenta y se establece que los microestados poseen la misma energía, volumen y cantidad de partículas, por lo que Suele suceder y ocurrir Bajo la misma frecuencia dentro de un conjunto. 

Lo que se conoce como microestado se define en la disposición que posee cada molécula dentro de un sistema en un momento determinado. Por su parte o macroestado se trata de las propiedades macroscópicas de todo el sistema, estados tales como las temperaturas, presión, el volumen, entre otros. De tal forma, que para cada macroestado se encuentran diversos microestados qué tienden a dar como resultado un mismo macroestado. 

Dentro de la física se suelen estudiar dos diferentes tipologías de mecánica, esta se conocen como la mecánica clásica y la mecánica cuántica. Sin embargo, para ambas disciplinas se suele dar un enfoque matemático estándar en dentro del cual se determinan dos elementos importantes.

El primero de ellos es el estado en el cual se encuentra el sistema mecánico en determinado momento, el cual se codifica de manera matemática como un punto de fase o un espacio de estado cuántico puro. 

A su vez se encuentra una ecuación de movimiento que puede llevar a este estado hacia un paso adelante en el tiempo, tratado en la ecuación de Hamilton o la ecuación de Schrödinger. Con base en estos dos conceptos, se puede llegar a calcular los estados en cualquier momento, ya sea que se hagan en el pasado o en el futuro. A pesar de ello, se encuentra una desconexión entre estas normas y las experiencias que se presentan en el día a día.

Debido a que en gran medida no es necesario ni siquiera posible obtener un conocimiento exacto a nivel microscópico de todas las posiciones y las velocidades de forma simultánea de cada una de las moléculas mientras se determinan cuáles son los procesos bajo la escala humana.  La mecánica estadística está repleta de dicha desconexión entre estas normativas y la experiencia en la práctica de los conocimientos están incompletos, por lo que suele presentar cierta incertidumbre sobre las condiciones de los sistemas.

Por su parte, la mecánica ordinaria somete a consideración el comportamiento de un solo estado, es allí donde la mecánica estadística extra establece sus parámetros, o lo que se conoce como los conjuntos estadísticos. Siendo estos una enorme colección de copias virtuales que no dependen del sistema en sus diversos estados. 

Esto hace referencia a un conjunto estadístico en el cual la distribución de la probabilidad ejerce una presión sobre todos los estados con las diferentes posibilidades dentro del sistema. En la mecánica estadística clásica, se tratan a dichos conjuntos como una distribución de probabilidades sobre los puntos de fase, los cuales se representan mediante una distribución En un determinado espacio con coordenadas canónicas.

En cuanto a la mecánica estadística cuántica, dicho conjunto se trata de la distribución de las diferentes probabilidades que se encuentran en su estado puro y tienden a presentarse de forma resumida y compacta como una matriz de densidad.

Sin importar cómo se presenten las probabilidades, los estados de los conjuntos pueden evolucionar conforme pasa el tiempo de acuerdo a la ecuación de los movimientos. Esto quiere decir, que todos los conjuntos en su totalidad también evolucionan, en gran medida por qué los sistemas virtuales de los conjuntos suelen abandonar de manera continua los estados para ingresar en otros distintos. 

¿Cuál es el propósito de la física estadística? 

En definitiva, el propósito que presenta la mecánica estadística dentro de la física, es lograr hacer uso de la teoría de las probabilidades y la estadística para darle solución a los problemas o situaciones de conflictos físicos. Qué pueden llegar a involucrar sistemas compuestos en dónde yacen una gran cantidad de unidades. Es decir, se trata del estudio de las propiedades que posee un sistema a partir de los comportamientos estadísticos de todos sus componentes.

Para el profesional de la Ingeniería industrial es indispensable establecer cuáles son los conceptos básicos que debe manejarse dentro de las ciencias aplicadas a esta carrera.  Por ende, si deseas obtener mayor información, solo debe seguir nuestro enlace y acceder a la misma.

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