Sistema abierto (mecánica estadística)

Un sistema abierto en mecánica estadística  es un sistema mecánico o termodinámico que puede intercambiar materia y energía con su entorno. Los sistemas abiertos interactúan con el entorno externo, y es imposible describir completamente esta interacción y especificarla mediante algún hamiltoniano. Un sistema abierto en mecánica estadística de equilibrio es un sistema mecánico en el que el número de partículas no permanece constante.

Ejemplos de sistemas abiertos son los organismos vivos [1] .

Bajo ciertas condiciones, un sistema abierto puede llegar a un estado estacionario, en el cual su estructura o las características estructurales más importantes permanecen constantes, mientras el sistema intercambia materia y/o energía con el medio ambiente. Los sistemas abiertos en proceso de interacción con el entorno pueden alcanzar el denominado estado equifinal, es decir, un estado determinado únicamente por la propia estructura del sistema e independiente del estado inicial del entorno.

A menudo, un sistema con un pequeño número de grados de libertad que interactúan con el entorno (reservorio) se considera un sistema abierto. En este caso, el medio suele representarse como un sistema con un número grande o infinito de grados de libertad, que se encuentra en un estado de equilibrio termodinámico.

El estudio de los modelos de sistemas abiertos se remonta al trabajo pionero de N. N. Bogolyubov y N. M. Krylov en 1939 [2] .

Los sistemas abiertos en mecánica estadística y mecánica cuántica pueden ser hamiltonianos o no hamiltonianos. La evolución de los sistemas hamiltonianos está completamente determinada por su hamiltoniano. Por ejemplo, en la mecánica estadística de equilibrio, los sistemas con un número variable de partículas, que pueden considerarse abiertos, se describen mediante la gran distribución canónica de Gibbs. Una clase importante de sistemas abiertos es la clase de sistemas no hamiltonianos. Es en los sistemas no hamiltonianos donde son posibles los procesos de autoorganización. Entre los sistemas no hamiltonianos, se distinguen los sistemas disipativos, acumulativos y disipativos generalizados.

Desde el punto de vista de un observador que solo puede seguir un pequeño sistema seleccionado, pero no el entorno (entorno), la evolución de este sistema (abierto) será una especie de proceso aleatorio.

Véase también

Notas

  1. Yavorsky B. M. , Detlaf A. A. Manual de física. - M., Nauka , 1990. - pág. 104
  2. Bogolyubov N. N. Obras escogidas en tres volúmenes. T. 2. - K.: "Naukova Dumka", 1970. - S. 5-76.

Literatura

Literatura en ruso

Enlaces