9: Procesos irreversibles y aleatorios

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En fases condensadas, las interacciones intermoleculares y los movimientos colectivos actúan para modificar el estado de una molécula de una manera dependiente del tiempo. Los líquidos, polímeros y otras materias blandas experimentan interacciones intermoleculares que conducen a movimientos electrónicos y estructurales. Los átomos y moléculas en forma sólida están sujetos a fluctuaciones que resultan de fonones térmicamente poblados y estados de defecto que influyen en las propiedades electrónicas, ópticas y de transporte. Como resultado, las propiedades y dinámicas de una variable interna que podemos observar en un experimento se mezclan con su entorno. Al estudiar estados mixtos no podemos escribir un hamiltoniano exacto para estos problemas; sin embargo, podemos describir la influencia del entorno de manera estadística. Esto requiere un cambio conceptual.

9.1: Conceptos y definiciones
Quizás el cambio más significativo entre los estados aislados y la materia condensada es la dinámica. De la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo, vemos que las leyes que rigen la evolución temporal de los sistemas mecánicos cuánticos aislados son invariantes bajo inversión temporal. Es decir, no hay direccionalidad intrínseca al tiempo. Si uno invierte el signo del tiempo y con ello momenta de objetos, deberíamos ser capaces de revertir exactamente el movimiento y propagar el sistema a donde estaba en un momento anterior.
9.2: Equilibrio Térmico
Para una mezcla estadística en equilibrio térmico, las moléculas individuales pueden ocupar una distribución de estados energéticos.
9.3: Fluctuaciones
Los sistemas en equilibrio térmico son macroscópicamente invariantes en el tiempo; sin embargo, son microscópicamente dinámicos, con moléculas que exploran el rango de microestados que son térmicamente accesibles. Las variaciones locales en la energía resultan en cambios en la posición molecular, orientación y estructura, y son responsables de los eventos de activación que permiten establecer equilibrios químicos.