Revisão sobre termodinâmica

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2.1

Do microscópico ao macroscópico
O que sabemos

Discutiremos aqui qualitativamente a transição de um sistema físico de seus estados microscópicos para suas propriedades macroscópicas. Esse capítulo será baseado nas referências 3-5. Consideremos um sistema físico (não denido ainda) constituído por um grande número de partículas (átomos ou moléculas). Em princípio, podemos assumir a possibilidade de

resolver o problema baseado nos nossos conhecimentos físicos. Essencialmente, precisamos de uma equação dinâmica, a qual pode ser baseada na física clássica, ou seja, escrevendo a equação dinâmica para cada partícula,

F =

dP dt

(1)

que nos permite descrever a órbita da partícula de uma forma determinística. Ou por meio da mecânica quântica,

i

d dt

ˆ |Ψ >= H|Ψ >

(2)

Nesse último caso, introduzimos um aspecto probabilístico intrínsico.

No entanto, a

evolução do sistema é representada pela evolução da probabilidade de observarmos o sistema nos diversos estados possíveis do sistema. Essa evolução é determinista. A segunda etapa é conhecermos as forças envolvidas (ou potenciais) na interação das partículas entre si e com o meio externo. Essencialmente, temos as forças gravitacional

e eletromagnética (e as forças forte e fraca se olharmos para as interações nucleares e subnucleares). Temos agora todos os ingridientes necessários para resolver o sistema físico. Tudo que temos que fazer agora é calcular as propriedades desse sistema. Quais as diculdades que encontramos?

1

I - Em primeiro lugar, os sistemas físicos consistem em geral em um grande número de partículas. Temos condições de calcular um número imenso de partículas? Sabemos da

resposta: não!

A quantidade de informações necessárias para armazenar em cada etapa e

a quantidade de operações que temos que resolver para calcular um sistema macroscópico (com tipicamente

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partículas) é totalmente inviável.

II - Em segundo lugar, é possível manter