Mecânica estatística

A Mecânica estatística (ou física estatística) é o ramo da física que estuda os comportamento de sistemas com elevado número de entidades constituintes a partir do comportamento destas entidades. Os constituintes podem ser átomos, moléculas, íons, entre outros. É uma teoria reducionista, em oposição à holística termodinâmica, que tem feição fenomenológica.

O estudo de tais sistemas em toda a sua complexidade é pouco prático ou mesmo inviável. Para contornar essa dificuldade o que se faz é esboçar um conjunto de simplificações e atribuir uma série de vínculos matemáticos, como a hipótese ergódica. Além disso, a mecânica estatística divide-se em áreas: mecânica estatística quântica, mecânica estatística de equilíbrio, mecânica estatística do não-equilíbrio, etc.

Histórico

Pode-se dizer que a mecânica estatística nasceu dos trabalhos de James Clerk Maxwell e Ludwig Boltzmann. Dos estudos sobre as partículas constituintes dos gases (átomos e moléculas) e dos níveis de energia resultou uma grande quantidade de informações sobre as grandezas macroscópicas baseadas somente nas grandezas microscópicas médias.

Conjuntos

Conjunto microcanônico

Um conjunto microcanônico é um conjunto de réplicas de microssistemas identicamente preparados. Cada réplica tem os mesmos possíveis valores de massa(m), volume(V) e energia (E), mas cada uma pode evoluir diferentemente através do espaço de configurações. No conjunto microcanônico não há troca de calor entre o sistema e o exterior e o número de partículas é fixo.

Conjunto canônico

Semelhantemente, um conjunto canônico é um conjunto de réplicas de um sistema, identicamente preparados, onde cada um tem valores definidos de massa(m), volume(V) e temperatura(T). No conjunto canônico o número de partículas é fixo, mas o sistema se encontra em um banho térmico, ou seja, há troca de calor com o ambiente.

Conjunto grão-canônico

No conjunto grão-canônico o sistema pode trocar calor e partículas, ou seja, o número de partículas pode variar.

Ver também

• Problema de muitos corpos;
• Termodinâmica;
• Estatística quântica;
• Princípio da equipartição da energia.

Livros

• Salinas, Sílvio R. A. Física estatística. [S.l.]: Editora da Universidade de São Paulo, 1999. ISBN 8531403863
• Huang, Kerson. Statistical mechanics. [S.l.]: Wiley, John & Sons, 1990. ISBN 0471815187
• Reichl, L. E. A modern course in statistical physics. 2 ed. [S.l.]: Wiley, John & Sons, 1998. ISBN 0471595209