¿Cuáles son las diferencias entre termodinámica, mecánica estadística y mecánica cuántica?

Termodinámica química o termodinámica química clásica expresa las relaciones de calor y energía dentro de los sistemas en equilibrio sin suponer que las sustancias están formadas por átomos y moléculas. Estas ecuaciones se desarrollaron en el siglo XIX antes de que el modelo de Bohr del átomo y la naturaleza / estructura de las moléculas se hubieran establecido firmemente. Después del advenimiento de los teóricos de la mecánica cuántica en la década de 1920 descubrieron que podían derivar las mismas ecuaciones desarrolladas en el siglo XIX para la termodinámica clásica a partir de una consideración de las propiedades mecánicas cuánticas de las moléculas individuales. es decir, la mecánica estadística es una forma de derivar las ecuaciones de la termodinámica clásica desde cero teniendo en cuenta las propiedades mecánicas cuánticas de las moléculas individuales. En contraste, la termodinámica clásica encuentra estas relaciones termodinámicas simplemente a través del experimento sin preocuparse por la naturaleza real de la materia.

Como se mencionó anteriormente, las ecuaciones de la termodinámica clásica son aplicables solamente (¡creo!) A los sistemas en su estado de equilibrio. Los seres vivos, por el contrario, no se encuentran en un estado de equilibrio químico. Entonces, como bioquímico, creo que al final del día estarás más interesado en el campo de estudio conocido como termodinámica del no equilibrio. Era una asignatura optativa del último año de mi licenciatura en química (nunca opté por hacerlo) dirigida a estudiantes de mi clase de química que cursaban títulos conjuntos de matemáticas y química. Pero primero deberá estudiar la termodinámica clásica y estadística; como creo que se basa en las ecuaciones de la termodinámica clásica y estadística.

La termodinámica (clásica) es la teoría del calor, el trabajo y la materia . Con la termodinámica, puede calcular todo, desde “¿cuánta energía necesito para comprimir este pistón?” a ‘¿por qué las cerezas explotan bajo la lluvia?’

La mecánica estadística es la teoría que trata con grupos de partículas . Si toma la mecánica estadística, puede encontrar el límite termodinámico ([matemática] V \ \ rightarrow \ \ infty; \ N \ \ rightarrow \ \ infty; \ dfrac {V} {N} \ \ rightarrow \ const [/ math] ) que trata los resultados entregados por la termodinámica clásica. De esta manera, la termodinámica estadística explica la termodinámica hasta cierto punto.

La mecánica cuántica es la teoría de las cosas pequeñas, como los electrones . Si alguna vez te has preguntado por qué el electrón se comporta como lo hace, entonces la mecánica cuántica es la teoría para ti.

Su comentario pregunta cuál sería el mejor para alguien interesado en biorreactores. Le sugeriría humildemente que lea sobre termodinámica clásica , ya que la ingeniería de reacción se deriva principalmente de la termodinámica y la cinética.

No voy a responder las preguntas de definición que podrían buscarse en Google. Con respecto a la importancia relativa de los sujetos: en el mundo real no hay límites entre los sujetos. La naturaleza es la naturaleza. Enumeras tres que se superponen significativamente en la escuela y en el mundo real. La mecánica cuántica es … todo, pero probablemente se amplía más que el nivel en el que tendrá que trabajar para innovar en biorreactores y biología sintética.