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Las inestabilidades mecánicas y el comportamiento matemático de los gases de van der Waals

Autores: Pennini, Flavia; Plastino, Angelo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Las inestabilidades mecánicas y el comportamiento matemático de los gases de van der Waals


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Efectos cuánticos
Compresibilidad isotérmica
Presión negativa
Mecánica estadística cuántica
Inestabilidad mecánica
Gases de van der Waals

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Exploramos el comportamiento matemático de los gases de van der Waals a temperaturas donde las descripciones clásicas son inadecuadas debido a la aparición de efectos cuánticos. Específicamente, nos enfocamos en temperaturas en las que la longitud de onda térmica de de Broglie se vuelve comparable al espaciado entre partículas, lo que señala el inicio de influencias mecánicas cuánticas. A tales temperaturas, encontramos que la compresibilidad isotérmica del gas se vuelve negativa, indicando inestabilidad mecánica. En los diagramas de presión-densidad, notamos que la presión puede volverse negativa en densidades pequeñas, ilustrando las limitaciones de los modelos clásicos y la necesidad de enfoques mecánicos cuánticos. Estos fenómenos sirven como claros indicadores de la transición de la termodinámica clásica a la mecánica estadística cuántica. La inestabilidad mecánica observada y las presiones negativas representan manifestaciones macroscópicas raras de efectos cuánticos, demostrando su profundo impacto en el comportamiento de los gases. Nuestro estudio destaca el papel significativo de las propiedades cuánticas emergentes en escalas macroscópicas observables, especialmente para los gases de van der Waals a bajas temperaturas y densidades pequeñas. Además, discutimos las implicaciones teóricas de nuestros hallazgos, subrayando las limitaciones del modelo de van der Waals bajo condiciones extremas y enfatizando la necesidad crítica de incluir correcciones cuánticas en marcos termodinámicos.

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