Una de las grandes tareas que cumple la termodinámica estadística es la de deducción, la cual se aplica a partir de un grupo de principios y relaciones matemáticas qué pueden llegar a conectar distintas propiedades de sistemas macroscópicos que se encuentran en equilibrio. Es cierto que existen una serie de prácticas y aplicaciones que se encuentran conectadas a la termodinámica que permiten obtener la información relacionada con lo que se desea explicar, traduciéndose como un nivel molecular con propiedades experimentales que han sido observadas.
Podría decirse, que la termodinámica estadística muestra si un sistema se constituye por una sustancia gaseosa que puede llegar a comportarse con base en las capacidades caloríficas molares a presión y una cantidad de volumen constante. A pesar de esto, el objetivo de la termodinámica estadística es la de permitir darle a la teoría molecular la explicación de las propiedades.
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Postulados de la termodinámica estadística
Una de las principales postulados en la termodinámica estadística es la de dar la teoría molecular que puede explicar las propiedades. Esta hace uso de los conceptos derivados de la mecánica cuántica, los cuales se refieren a las estructuras atómicas y moleculares que interfieren, lo qué se conoce como sesgo estadístico, en las distintas propiedades macroscópicas que se encuentran en los sistemas termodinámicos.
Entre los primeros átomos para la vinculación del comportamiento corpuscular de la materia con las propiedades macroscópicas hacen referencia al descubrimiento del calor como una manera de emitir energía. Fue la influencia de Newton y de otros científicos de finales del siglo XVII y al inicio del siglo XVIII, los que sin mayores problemas se sumaron a las concepciones corpusculares de las materias.
En adelante, se efectuó un estudio que desarrolló un modelo de comportamiento con base en los gases para poder dar una explicación a las propiedades macroscópicas. Dando como resultado lo que se conoce como la teoría cinética del gas monoatómico.
Los estados de un sistema
Una de las tantas dificultades que surgen en la termodinámica estadística es la de conectar 2 fundamentos de un sistema macroscópico, lo cual se traduce, en un gran número de partículas o moléculas. Por tanto, las condiciones de un sistema, y de las formas en las cuales se encuentre presente. Cabe destacar que los estados de un sistema pueden especificarse de dos maneras distintas.
Estado Macroscópico o Macroestado
Este estado hace referencia a la definición de los valores de las diferentes variables macroscópicas que se denominan funciones de estado, las cuales no dependen de ninguna manera de todo el proceso histórico de dicho sistema. Estás variable se relacionan con base en una ecuación de estado.
Cabe destacar qué para una sustancia pura que se encuentre en equilibrio, el estado del sistema se define por 3 variables. Estas son conocidas como la presión, temperatura y el número de moles. También son conocidas otras variables macroscópicas como el volumen
Estado microscópico o Microestado
Para lo que se conoce como estado microscópico o microestado, la manera más simple de detallar es a través de un sistema que depende de la utilización de la mecánica clásica o la cuántica. Cuándo se hace referencia a la mecánica clásica, el estado microscópico de un sistema de partículas se especifica mediante el conocimiento de las coordenadas y las velocidades que todas ellas poseen un determinado momento.
En referencia a la mecánica cuántica, el estado microscópico se define por las funciones de las ondas que hay en el sistema. Si se presentan en las partículas se necesitarán 4 genes de números cuánticos para poder determinar la función de dicha onda. Con base en ello, en función de qué permite calcular la energía del sistema.
¿Cuál es la relación existente entre ambas?
Cuándo las descripciones microscópicas pasan de una de esta dimensión a una macroscópica, puede producirse una selectividad en la información al pasar de un determinado número de variables a uno más alto o diferente.
Dichas variables se producen debido a los valores en partículas, volumen y temperatura. Al observarse los sistemas en diferentes momentos, el estado macroscópico no tenderá a cambiar, sin embargo, existe la predisposición a qué las moléculas que son parte de este se encuentran en un constante movimiento cambiando su dirección y su velocidad. Lo que quiere decir que se tiene un único macroestado, pero diferentes microestados que no son compatibles con este.
Estas variables corresponden a los promedios en un tiempo establecido con base en los microestados que se visitan durante una medida establecida. Podría decirse que los sistemas pasan por un infinito número de estados microscópicos, permaneciendo en el mismo estado macroscópico.
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