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La física estadística o Mecánica Estadística es una de las ramas fundamentales de la física y emplea métodos estadísticos para resolver problemas físicos. Puede describir numerosos campos con una naturaleza estocástica (reacciones nucleares, sistemas biológicos, químicos, neurológicos, etc.).

La física estadística es un formalismo que explica el comportamiento macroscópico de los sistemas físicos a partir del comportamiento mecánico de sus elementos constituyentes microscópicos (átomos o moléculas).

En principio podríamos obtener toda la información necesaria sobre el comportamiento del sistema construyendo e integrando las ecuaciones del movimiento para todos los grados de libertad del sistema, sin embargo y debido al orden de magnitud del número de partículas en los sistemas macroscópicos (10²⁵ partículas) tal enfoque es impracticable, ya que requeriría la resolución de un número increíblemente grande de ecuaciones diferenciales; no sólo eso, sino que introducir las condiciones iniciales de tal sistema sería imposible.

La utilidad de la física estadística consiste en ligar el comportamiento microscópico de los sistemas con su comportamiento macroscópico, de modo que conociendo el comportamiento de uno se pueden averiguar detalles del comportamiento del otro.

Ejemplo

En un mol de un determinado gas existen 6.02x10²³ partículas. Empíricamente la termodinámica ha estudiado los gases y ha establecido su comportamiento macroscópico con alto grado de acierto. Gracias a la fisica estadística es posible deducir las leyes termodinámicas que rigen el comportamiento macroscópico de este gas, como la ecuación de estado del gas ideal o la ley de Boyle-Mariotte, a partir de la suposición de que las partículas en el gas no estan sometidas a ningún potencial y se mueven libremente con una energía cinética igual a ${1 \over 2}mv^{2}$ colisionando entre sí y con las paredes del recipiente de forma elástica. El comportamiento macroscópico del gas depende de tan sólo unas pocas variables macroscópicas (como la presión, el volumen y la temperatura). Este enfoque particular para estudiar el comportamiento de los gases se llama teoría cinética.

Historia

Los años cincuenta del siglo XX marcaron un hito en el estudio de los sistemas térmicos. Por esos años la termodinámica, que había crecido básicamente mediante el estudio experimental del comportamiento macroscópico de los sistemas físicos a partir de los trabajos de Carnot, Joule, Clasious y Kelvin, era una disciplina estable de la física. Las conclusiones teóricas deducidas de las primeras dos leyes de la termodinámica coincidían con los resultados experimentales. Al mismo tiempo, la teoría cinética de los gases que se había basado más en la especulación que en los cálculos, comenzó a emerger como una tería matemática real. Sin embargo, no fue hasta que Boltzmann en 1872 desarrollara su teorema-H y de este modo estableciera el enlace directo entre la entropía y la dinámica molecular. Practicamente al mismo tiempo, la teoría cinética comenzó a dar a luz a su sofisticado sucesor: la teoría del ensemble.

El poder de las técnicas que finalmente emergieron redujeron la categoría de la termodinámica de "esencial" a ser una consecuencia de tratar estadísticamente una gran número de partículas que actuaban bajo las leyes de la mecánica clásica. Fue natural por tanto denominar a la nueva disciplina Mecánica (o física) estadística.

Referencias

Landau, L.D.; Lifshitz, E. M. (1980). «Statistical Physics». Pergamon Press Ltd. 0-08-023039-3.

Pathria R. K. (2001). «Statistical Mechanics». Butterworth Heinemann. 0 7506 2469 8.

Véase también

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 ==Ejemplo==
-En un [[mol]] de un determinado gas existen [[número de Avogadro|6.02x10<sup>23</sup>]] partículas. Empíricamente la termodinámica ha estudiado los gases y ha establecido su comportamiento macroscópico con alto grado de acierto. Gracias a la fisica estadística es posible deducir las leyes termodinámicas que rigen el comportamiento macroscópico de este gas, como la ecuación de estado del gas ideal o la [[ley de Boyle-Mariotte]], a partir de la suposición de que las partículas en el gas no estan sometidas a ningún potencial y se mueven libremente con una energía cinética igual a $1/2 m v^2$ colisionando entre sí y con las paredes del recipiente de forma elástica. El comportamiento macroscópico del gas depende de tan sólo unas pocas variables macroscópicas (como la presión, el volumen y la temperatura). Este enfoque particular para estudiar el comportamiento de los gases se llama [[teoría cinética]].
+En un [[mol]] de un determinado gas existen [[número de Avogadro|6.02x10<sup>23</sup>]] partículas. Empíricamente la termodinámica ha estudiado los gases y ha establecido su comportamiento macroscópico con alto grado de acierto. Gracias a la fisica estadística es posible deducir las leyes termodinámicas que rigen el comportamiento macroscópico de este gas, como la ecuación de estado del gas ideal o la [[ley de Boyle-Mariotte]], a partir de la suposición de que las partículas en el gas no estan sometidas a ningún potencial y se mueven libremente con una energía cinética igual a <math>{1 \over 2} m v^2</math> colisionando entre sí y con las paredes del recipiente de forma elástica. El comportamiento macroscópico del gas depende de tan sólo unas pocas variables macroscópicas (como la presión, el volumen y la temperatura). Este enfoque particular para estudiar el comportamiento de los gases se llama [[teoría cinética]].
 ==Historia==