Hacer algunas de las leyes de la termodinámica se descomponen en la mecánica cuántica?

Question

No sé si esto es una pregunta estúpida, como no soy un experto en termodinámica y, ciertamente, ningún experto en gestión de calidad.

Así, sabemos que las leyes de la termodinámica son leyes basadas en la estadística. Por lo tanto, requieren más de un cuerpo (más de una partícula) con el fin de tener significado. En QM tenemos las partículas más pequeñas conocidas actualmente y por lo tanto tenemos problemas con uno o dos partículas (en los ejercicios, por ejemplo).

Así, refiriéndose a la 2ª ley, debe entropía siempre aumenta en QM? Si no, ¿cómo se traducen siempre se producen en el mundo macro? ¿Cuáles son las diferencias en el enfoque y ¿por qué existen?

Nota: de Nuevo, soy un novato en estos temas, así que no te dan una respuesta que tiene definiciones que sólo alguien con experiencia en esos temas se sabe acerca de. También,si usted necesita cualquier aclaración, acaba de decir y voy a editar la pregunta.

Answer 1

Para responder a tu pregunta primero debemos saber ¿por qué necesitamos la mecánica cuántica en la termodinámica: En la mecánica Cuántica puede atribuir una función de onda(para ser precisos ola de paquetes) para una partícula. .

A altas temperaturas de las partículas puede ser representado como bolas de billar debido a que su tamaño es mucho menor en comparación con la distancia entre partículas. Pero a medida que el gas se enfría las partículas más y más y sus paquetes de ondas se superponen unos con otros

"La longitud De Onda De De Broglie" es la longitud de onda de estas ondas de partículas. En el límite de "La Onda"(una constante multiplicada por la longitud De Onda De De Broglie) es menor que la distancia entre partículas estamos en el clásico régimen, pero si la Térmica de la longitud de onda es comparable o mayor que la distancia entre partículas, entonces debemos considerar la mecánica cuántica efectos.

Ahora que sabemos que a temperaturas más bajas, necesitamos usar la mecánica cuántica en lugar de la mecánica clásica llegar de nuevo a su pregunta. La diferencia fundamental que conduce a la diferente e interesante fenómeno en el quantum de las estadísticas es que las partículas en la mecánica cuántica sistema son indistinguibles. Esto significa que si usted intercambio de dos partículas en el Hamiltoniano del sistema no cambia. que los rendimientos de la función de onda que describe el sistema tiene que ser simétrica o antisimétrica en virtud del intercambio de partículas.(para una prueba de mirar P. 104 Introducción a la Física Estadística por Kerson Huang)

Si la función de onda es simétrica que llamamos el "sistema Bose de Gas" y si es antisimétrica lo llamamos un "Gas de Fermi". En Bose de gas de dos o más partículas pueden ocupar el mismo estado, Mientras que en el gas de Fermi cada estado o está vacío ocupado por una partícula. Esto conduce a un comportamiento tan diferente entre Bose de gas y gas de Fermi. Por ejemplo, los electrones en los sólidos puede ser considerado como gas de Fermi y Fotones como Bose de gas.

La mecánica cuántica comportamientos son tan diferentes, con lo que se espera de la termodinámica clásica, pero en la alta temperatura límite se puede demostrar que tanto Fermi y Bose gases de aproximación a la estadística clásica y obtener el mismo clásica de la termodinámica.

Un último ejemplo interesante es que en la termodinámica clásica podemos encontrar la entropía de un gas a una constante, pero en quantum estadísticas podemos encontrar la exacta constantes en la fórmula de la entropía así que en ese sentido se da más información que la termodinámica clásica.