Mecánica estadística cuántica

1. La mecánica estadística cuántica es una rama de la física teórica que combina los principios de la mecánica cuántica con las leyes de la mecánica estadística para describir el comportamiento de grandes sistemas de partículas. Su objetivo es comprender las propiedades de sistemas formados por un gran número de partículas cuánticas, como átomos o moléculas, tratándolos como conjuntos estadísticos. Este enfoque permite predecir y analizar el comportamiento probabilístico de los sistemas cuánticos a escala macroscópica, teniendo en cuenta efectos como las fluctuaciones, el equilibrio térmico y las transiciones de fase. La mecánica estadística cuántica desempeña un papel crucial en diversos campos de la física, como la física de la materia condensada, la óptica cuántica y la química cuántica, ya que permite comprender la naturaleza fundamental de la materia y la energía a nivel cuántico.

¿Qué estudia la mecánica estadística cuántica?

A) Teoría cuántica de campos
B) Mecánica clásica
C) Comportamiento estadístico de los sistemas cuánticos
D) Teoría cinética de los gases

2. ¿Qué distribución se utiliza para partículas idénticas con espín entero en la mecánica estadística cuántica?

A) Distribución de Maxwell-Boltzmann
B) Distribución de Fermi-Dirac
C) Distribución de Planck
D) Distribución de Bose-Einstein

3. ¿Qué establece el principio de exclusión de Pauli en la mecánica estadística cuántica?

A) Todas las partículas tienen una dualidad onda-partícula
B) Las partículas presentan niveles de energía cuantizados
C) Las partículas interactúan a través de la fuerza electromagnética
D) Dos fermiones idénticos no pueden ocupar el mismo estado cuántico

4. ¿Cuál es la energía media de un sistema cuántico en equilibrio con un baño de calor?

A) Dada por la función de partición
B) Depende de la velocidad de las partículas
C) Constante para todos los sistemas cuánticos
D) Igual a la energía cinética de las partículas

5. ¿Qué papel desempeñan las fluctuaciones cuánticas en el conjunto estadístico cuántico?

A) Aumentar la energía global del sistema
B) Introducir la aleatoriedad y la incertidumbre en las propiedades del sistema
C) Estabilizar el equilibrio del sistema
D) Garantizar que todas las partículas tengan la misma energía

6. ¿Qué consiguen el equilibrio detallado y el principio de microrreversibilidad en la mecánica estadística cuántica?

A) Cambiar los niveles de energía de las partículas
B) Acelerar las interacciones entre partículas
C) Garantizar el equilibrio de un sistema
D) Crear gradientes de temperatura en los sistemas

7. ¿Por qué es importante el concepto de degeneración en mecánica estadística cuántica?

A) Contabiliza diferentes estados cuánticos con la misma energía
B) Determina la velocidad de las partículas cuánticas
C) Describe la interacción entre partículas
D) Garantiza que todas las partículas tengan la misma energía

8. ¿Qué es el contacto térmico entre dos sistemas cuánticos?

A) Entrelazamiento cuántico
B) Colisión de partículas cuánticas
C) Cambio en la posición de las partículas
D) Intercambio de energía hasta alcanzar el equilibrio

9. ¿Qué papel desempeña el potencial químico en la mecánica estadística cuántica?

A) Afecta a la presión del sistema
B) Controla el número de partículas de un sistema
C) Determina el movimiento de las partículas
D) Regula la temperatura del sistema

10. ¿Qué conjunto estadístico describe un sistema con número de partículas, volumen y temperatura fijos?

A) Gran conjunto canónico.
B) Conjunto microcanónico.
C) Conjunto canónico.
D) Conjunto isobárico.

11. ¿Qué aporta el teorema de Virial a la mecánica estadística cuántica?

A) Propiedades del entrelazamiento cuántico
B) Velocidad de las partículas en un gas cuántico
C) Recorrido libre medio de las partículas cuánticas
D) Relación entre energía potencial y cinética en un sistema

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