¿Por qué un sistema no puede alcanzar el equilibrio con partículas que no interactúan?

Question

Soy nuevo en Mecánica Estadística, y acabo de empezar a leer este libro Tony Genault Física Estadística donde escribe lo siguiente (parafraseado para mayor comodidad)-.

Consideremos un sistema de $N$ débilmente partículas que interactúan. Si la energía de una partícula es $\epsilon$ la energía total del sistema es $$U=\sum_{l=1}^{N} \epsilon(l)$$ Cualquier expresión de este tipo implica que el energías de interacción entre partículas son mucho menores que estas (auto) energías . En realidad cualquier sistema termodinámico debe tener alguna interacción entre sus partículas, de lo contrario nunca alcanzaría el equilibrio. El requisito más bien es que la interacción sea lo suficientemente pequeña para que la ecuación anterior sea válida. en lugar de partículas "no interactuantes".

Y de ahí mi pregunta: ¿por qué no funciona la no interacción?

Answer 1

La no interacción en este contexto significa que las partículas no pueden colisionar e intercambiar energía cinética. Sin la capacidad de compartir energía durante las colisiones, el sistema de partículas no tiene la oportunidad de distribuir las energías individuales de las partículas entre todas esas partículas y, por tanto, no puede alcanzar finalmente una distribución de energía maxwell-boltzmann, cuyo valor máximo define la temperatura del conjunto.