Equilíbrio
Estatístico
Consideremos
um sistema composto por um grande numero N de partículas e cada partícula está
em um certo estado de energia que pode ser E1, E2, E3,
... Os estados de energia não precisam ser quantizados. Em um instante dado as
partícula estão distribuídas entre os diferentes estados de modo que n1
partículas estão no estado E1, n2 partículas no estado E2,
n3 no estado E3 e assim sucessivamente. O número total de
partículas é
Suponhamos
que N permanece constante durante os processos. Chamamos a distribuição n1,
n2, n3,... de partição. A energia total do sistema é
Em
geral a energia de interação é dada em termos dos pares de partículas. Cada
termo inclui as coordenadas de ambas as partículas interagentes. No caso da
Mecânica Estatística Clássica não podemos falar da energia de interação de cada
partícula, mas sim da energia total do sistema.
Para
sistemas com grande número de partículas e em condições especiais podemos
considerar as interações por meio de um campo médio, em que se considera que
cada partícula está sujeita a uma interação média devido as outras partículas,
tendo uma energia potencial média que só depende de suas coordenadas. Podemos
neste caso escrever U de forma que
Onde
Ei é a energia total, Eci a energia cinética e Epi
a energia potencial média.
Se
o sistema está isolado, U permanece constante. Mas a distribuição das
partículas nos estados de energia disponíveis pode mudar devido às interações,
ou seja, a partição pode mudar mesmo para um sistema isolado.
Podemos
dizer que dadas às condições físicas do sistema, como o número de partícula e a
energia total, existe uma partição mais provável. Uma vez alcançada esta
partição dizemos que o sistema está em equilíbrio estatístico. Um sistema em
equilíbrio estatístico continuará assim a menos que seja perturbado por um
agente externo.
Referência
