Ensamblaje Microcanónico
El ensamblaje microcanónico describe un sistema aislado de energía, volumen y número de partículas fijos, asignando igual probabilidad a cada microestado accesible.
Definition
El ensamblaje microcanónico es la distribución de probabilidad de equilibrio para un sistema aislado con energía, volumen y número de partículas fijos, en el que cada microestado compatible con estas restricciones es igualmente probable.
Scope
Este tema cubre el postulado de probabilidades a priori iguales, la densidad de estados y el volumen del espacio de fases, la definición de Boltzmann de la entropía como el logaritmo del número de microestados accesibles, y la derivación de la temperatura, la presión y el potencial químico como derivadas de la entropía. Se incluye la ruta del ensamblaje microcanónico al ensamblaje canónico a través de un baño térmico.
Core questions
- ¿Por qué la probabilidad a priori igual es el postulado natural para un sistema aislado?
- ¿Cómo define la entropía el recuento de microestados accesibles?
- ¿Cómo emergen la temperatura, la presión y el potencial químico como derivadas de la entropía?
- ¿Cómo conduce el acoplamiento a un gran reservorio del ensamblaje microcanónico al canónico?
Key concepts
- Postulado de probabilidad a priori igual
- Densidad de estados y volumen del espacio de fases
- Entropía de Boltzmann S = k log W
- Derivadas de la entropía y variables intensivas
- Sistemas aislados con energía fija
Key theories
- Entropía de Boltzmann de un sistema aislado
- La entropía de un sistema aislado es igual a la constante de Boltzmann multiplicada por el logaritmo del número de microestados consistentes con su energía fija, de lo cual se derivan todas las cantidades termodinámicas como derivadas de la entropía.
Clinical relevance
El ensamblaje microcanónico es el fundamento conceptual de la mecánica estadística de equilibrio y el entorno natural para las simulaciones de dinámica molecular de sistemas aislados, donde la energía total se conserva.
History
La descripción microcanónica surgió de la interpretación combinatoria de la entropía de Boltzmann en la década de 1870 y fue sistematizada dentro del marco de ensamblajes de Gibbs, convirtiéndose en el punto de partida a partir del cual se derivan los otros ensamblajes.
Key figures
- Ludwig Boltzmann
- J. Willard Gibbs
Related topics
Seminal works
- boltzmann1877
- pathria2011
Frequently asked questions
- ¿Por qué se asume que cada microestado accesible es igualmente probable?
- Para un sistema aislado en equilibrio, no hay información que distinga un microestado compatible de otro, por lo que la suposición menos sesgada y dinámicamente motivada es que todos son igualmente probables; este postulado reproduce las leyes conocidas de la termodinámica.