{"id":30693,"date":"2021-05-06T13:00:50","date_gmt":"2021-05-06T13:00:50","guid":{"rendered":"http:\/\/toposuranos.com\/material\/?p=30693"},"modified":"2025-01-01T05:54:43","modified_gmt":"2025-01-01T05:54:43","slug":"microestado-y-macroestado-en-la-termodinamica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/toposuranos.com\/material\/es\/microestado-y-macroestado-en-la-termodinamica\/","title":{"rendered":"Microestado y macroestado en la Termodin\u00e1mica"},"content":{"rendered":"<style>\n\tp, ul, ol {\n\t\ttext-align: justify;\n\t}\n\th1, h2 {\n\ttext-align:center;\n\t}\n<\/style>\n<h1>Microestado y macroestado en la Termodin\u00e1mica<\/h1>\n<p style=\"text-align:center;\"><em>En esta clase aprender\u00e1s a diferenciar microestados y macroestados en termodin\u00e1mica, explorando c\u00f3mo las configuraciones microsc\u00f3picas de un sistema determinan sus propiedades macrosc\u00f3picas. A trav\u00e9s de ejemplos concretos, como el c\u00e1lculo de combinatorias en sistemas con m\u00faltiples estados posibles, entender\u00e1s conceptos clave que conectan lo microsc\u00f3pico con lo observable. Descubre c\u00f3mo estas ideas son fundamentales para interpretar el comportamiento de sistemas t\u00e9rmicos complejos y desarrolla una nueva perspectiva sobre los principios que gobiernan la materia.<\/em><\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong>Objetivos de Aprendizaje:<\/strong><br \/>\nAl finalizar esta clase el estudiante ser\u00e1 capaz de\n<\/p>\n<ol>\n<li><strong>Distinguir<\/strong> entre microestado y macroestado, comprendiendo sus definiciones y aplicaciones en termodin\u00e1mica.<\/li>\n<li><strong>Clasificar<\/strong> microestados en macroestados seg\u00fan cualidades comunes y calcular su n\u00famero mediante combinatoria.<\/li>\n<li><strong>Explicar<\/strong> c\u00f3mo la equiprobabilidad de microestados determina la probabilidad de los macroestados en sistemas termodin\u00e1micos.<\/li>\n<li><strong>Relacionar<\/strong> las propiedades microsc\u00f3picas de un sistema con sus propiedades macrosc\u00f3picas como presi\u00f3n, volumen y energ\u00eda.<\/li>\n<li><strong>Analizar<\/strong> sistemas t\u00e9rmicos mediante ejemplos pr\u00e1cticos, destacando la relevancia de microestados y macroestados.<\/li>\n<\/ol>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong><u>\u00cdNDICE DE CONTENIDOS<\/u>:<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\">La distintinci\u00f3n entre microestado y macroestado en la termodin\u00e1mica<\/a><br \/>\n<a href=\"#2\">Cualidades de los macroestados en la termodin\u00e1mica<\/a>\n<\/p>\n<p><center><iframe class=\"lazyload\" width=\"560\" height=\"315\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/O5RKp4Dt8Z0\" title=\"YouTube video player\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/center><\/p>\n<p><a name=\"1\"><\/a><\/p>\n<h2>La distintinci\u00f3n entre microestado y macroestado en la termodin\u00e1mica<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=O5RKp4Dt8Z0&amp;t=7s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Una distinci\u00f3n de suma importancia en termodin\u00e1mica <\/strong><\/a>es la que involucra la diferencia entre microestado y macroestado. Generalmente se dice que el microestado tiene relaci\u00f3n con los aspectos microsc\u00f3picos de la materia, mientras que el macroestado trata de la totalidad de un sistema formado por muchos micro-sistemas. Si bien tal distinci\u00f3n ayuda a guiar al pensamiento a una primera aproximaci\u00f3n de estas ideas, por si sola no cubre en esencia el significado de microestado y macroestado.<\/p>\n<p>Para tener una idea m\u00e1s precisa de estos conceptos, revisemos el siguiente ejemplo<\/p>\n<h3>Microestados y macroestados con monedas<\/h3>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=O5RKp4Dt8Z0&amp;t=218s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Imagina que tienes una caja con 100 monedas,<\/a><\/strong> la que permanece cerrada en todo momento. Si agitas con mucha fuerza esta caja, las monedas saltar\u00e1n en su interior y caeran en alguna posici\u00f3n: cara o sello. El sistema completo tiene en consecuencia un mont\u00f3n de posibles estados en los que se podr\u00eda decantar: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">2^{100}<\/span> en total (intente estimar el orden de magnitud de ese n\u00famero!), y por estado nos estamos refiriendo a las diferentes configuraciones de caras y sellos que podr\u00edan ocurrir. Se asume que cada una de estas configuraciones es igualmente probable, por lo que cada una de estas tiene una probabilidad de <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">1\/2^{100}<\/span> de ocurrir.<\/p>\n<h4>Cada configuraci\u00f3n en particular es un microestado<\/h4>\n<p>Diremos que cada configuraci\u00f3n en particular es un microestado de este sistema. Por ejemplo, la primera moneda sale cara, la segunda sello, la tercera cara, y as\u00ed&#8230; Para identificar un microestado, es necesario identificar cada moneda individualmente, cosa que en la practiva es algo pesado.<\/p>\n<h4>Un macroestado es la familia de todos los microestados que tienen una cualidad com\u00fan<\/h4>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=O5RKp4Dt8Z0&amp;t=372s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>En este punto, en lugar de estudiar<\/strong><\/a> cada microestado en particular, podemos tomar el camino de clasificar los microestados posibles dentro de familiar con una cualidad com\u00fan: los que tienen una sola cara, lo que tienen 2 caras, lo que tienen 3 caras, etc&#8230; Estudiando los n\u00fameros de combinatorias llegariamos a que los microestados que tienen<\/p>\n<ul>\n<li style=\"list-style-type: none;\">\n<ul>\n<li>0 caras y 100 sellos son: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle{{100}\\choose{0}} = \\frac{100!}{(100 - 0)! 0!} = 1 <\/span> estado en total<\/li>\n<li>1 caras y 99 sellos son: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle {{100}\\choose{1}} = \\frac{100!}{(100 - 1)! 1!}= \\frac{100!}{99!} = 100 <\/span> estados en total<\/li>\n<li>2 caras y 98 sellos son: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle {{100}\\choose{2}} = \\frac{100!}{(100 - 2)! 2!}= \\frac{100!}{98!2!} = \\frac{99\\cdot 100}{2} = 99 \\cdot 50 = 4950 <\/span> estados en total<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\vdots<\/span>\n<ul>\n<li style=\"list-style-type: none;\">\n<ul>\n<li>49 caras y 51 sellos son: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle{{100}\\choose{49}} = \\frac{100!}{(100 - 49)! 49!}= \\frac{100!}{51!49!}\\approx 9.89\\cdot 10^{28}<\/span> estados en total<\/li>\n<li>50 caras y 50 sellos son: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle{{100}\\choose{50}} = \\frac{100!}{(100 - 50)! 50!}= \\frac{100!}{50!50!}\\approx 10^{29}<\/span> estados en total<\/li>\n<li>51 caras y 49 sellos son: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle{{100}\\choose{51}} = \\frac{100!}{(100 - 51)! 51!}= \\frac{100!}{49!51!}\\approx 9.89\\cdot 10^{28}<\/span> estados en total<\/li>\n<li>52 caras y 48 sellos son: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle{{100}\\choose{52}} = \\frac{100!}{(100 - 52)! 52!}= \\frac{100!}{48!52!}\\approx 9.32\\cdot 10^{28}<\/span> estados en total<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\vdots<\/span>\n<ul>\n<li style=\"list-style-type: none;\">\n<ul>\n<li>70 caras y 30 sellos son: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle{{100}\\choose{70}} = \\frac{100!}{(100 - 70)! 70!}= \\frac{100!}{30!70!}\\approx 2.93\\cdot 10^{25}<\/span> estados en total<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\vdots<\/span>\n<ul>\n<li>100 caras y 0 sellos son: <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\displaystyle{{100}\\choose{100}} = \\frac{100!}{(100 - 100)! 100!}= \\frac{100!}{0!100!} = 1<\/span> estado en total<\/li>\n<\/ul>\n<p>As\u00ed, el macroestado \u00ab0 caras\u00bb contiene un \u00fanico microestado, el macroestado \u00ab1 cara\u00bb contine 100 microestados, el macroestado \u00ab2 caras\u00bb tiene 4950 microestados y as\u00ed sucesivamente.<\/p>\n<p><a name=\"2\"><\/a><\/p>\n<h2>Cualidades de los macroestados en la termodin\u00e1mica<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=O5RKp4Dt8Z0&amp;t=607s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>En general, un macroestado esta compuesto<\/strong><\/a> de un gran n\u00famero de microestados igualmente probables.<\/p>\n<p>Si bien los microestados son todos equiprobables, los macroestados en general no lo son. La probabilidad de que un macroestado es proporcional al n\u00famero de microestados que contiene. El macroestado m\u00e1s probable es el que tiene el mayor n\u00famero de microestados.<\/p>\n<p>Los sitemas t\u00e9rmicos se comportan de un modo muy similar al del ejemplo que acabamos de revisar. Para especificar un microestado en un sistema termodin\u00e1mico es necesario indicar las magnitudes que definen una cierta configuraci\u00f3n del sistema a nivel microsc\u00f3pico: puede ser la posici\u00f3n, la velocidad o la energ\u00eda de los \u00e1tomos que componen el sistema.<\/p>\n<p>En la practica es imposible medir cada uno de los microestados del sistema. Por otro lado, los macroestados se pueden describir s\u00f3lo en t\u00e9rminos de las propiedades macrosc\u00f3picas del sistema, tales como la presi\u00f3n, la energ\u00eda total o el volumen. Una configuraci\u00f3n macrosc\u00f3pica de un sistema de <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">2[m^3]<\/span> de volumen puesto a una presi\u00f3n de <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">35[kPa]<\/span> puede estar asociada a un gran n\u00famero de configuraciones microsc\u00f3picas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Microestado y macroestado en la Termodin\u00e1mica En esta clase aprender\u00e1s a diferenciar microestados y macroestados en termodin\u00e1mica, explorando c\u00f3mo las configuraciones microsc\u00f3picas de un sistema determinan sus propiedades macrosc\u00f3picas. A trav\u00e9s de ejemplos concretos, como el c\u00e1lculo de combinatorias en sistemas con m\u00faltiples estados posibles, entender\u00e1s conceptos clave que conectan lo microsc\u00f3pico con lo observable. 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\u0627\u0644\u062f\u0642\u064a\u0642\u0629 \u0648\u0627\u0644\u062d\u0627\u0644\u0629 \u0627\u0644\u0643\u0644\u064a\u0629, \u0938\u0942\u0915\u094d\u0937\u094d\u092e \u0905\u0935\u0938\u094d\u0925\u093e \u0914\u0930 \u0938\u094d\u0925\u0942\u0932 \u0905\u0935\u0938\u094d\u0925\u093e, \u041c\u0438\u043a\u0440\u043e\u0441\u043e\u0441\u0442\u043e\u044f\u043d\u0438\u0435 \u0438 \u043c\u0430\u043a\u0440\u043e\u0441\u043e\u0441\u0442\u043e\u044f\u043d\u0438\u0435,\"},{\"@type\":\"BreadcrumbList\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/toposuranos.com\\\/material\\\/es\\\/microestado-y-macroestado-en-la-termodinamica\\\/#breadcrumb\",\"itemListElement\":[{\"@type\":\"ListItem\",\"position\":1,\"name\":\"Portada\",\"item\":\"http:\\\/\\\/toposuranos.com\\\/material\\\/es\\\/cursos-de-matematica-y-fisica\\\/\"},{\"@type\":\"ListItem\",\"position\":2,\"name\":\"Microestado y macroestado en la 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Licenciado en F\u00edsica, Magister en Ingenier\u00eda Industrial y Docente Universitario. Me dedico a desmitificar la f\u00edsica y las matem\u00e1ticas. 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