Questão 4/10 - Mecânica Estatística Ler em voz alta Leia a seguinte citação: “De forma resumida, a mecânica estatística conecta o comportamento microscópico (partículas) com as propriedades macroscópicas (como temperatura e pressão) usando probabilidades, e se baseia em três componentes principais:1. Estado microscópico: Os estados microscópicos de um sistema formam um "ensemble estatístico", que é um conjunto de possíveis estados que o sistema pode ocupar. 2. Postulado fundamental e as probabilidades: Para sistemas com energia definida, assume-se que todos os estados são igualmente prováveis a priori. Isso leva ao conceito de ensemble microcanônico, em que todos os estados têm a mesma energia. 3.Conexão com a termodinâmica: Essa conexão permite relacionar variáveis microscópicas com variáveis macroscópicas observáveis, como pressão e temperatura.” Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em TEDESCO, D. G. Rota de Aprendizagem da Aula 2 – Mecânica Estatística. Curitiba: Intersaberes, 2024, p. 22. Com base na Rota de Aprendizagem da Aula 2 – Postulado Fundamental da Mecânica Estatística, e considerando um gás ideal clássico com N partículas indistinguíveis, confinadas em um volume V e com energia total E, analise as afirmativas a seguir e assinale a alternativa correta. Seja a função Ω ( E , V , N ) para o gás ideal pode ser escrita como Ω ( E , V , N ) = V N ( 2 π m E ) 3 N / 2 N ! h 3 N Γ ( 3 N 2 + 1 ) e a entropia dada por S ( E , V , N ) = k B ln Ω ( E , V , N ) . I. ( ) A entropia é dada por S = k B [ N ln V + 3 N 2 ln ( 2 π m E ) − ln N ! − 3 N ln h − ln Γ ( 3 2 + 1 ) ] Dica: Aplique a propriedade de logaritmos: ln ( A B C ) = ln A + ln B + ln C para decompor os termos da função Ω . II.( ) Para N ≫ 1 , podemos aplicar a aproximação de Stirling a N! e à função gama, o que leva à forma S ≈ N k B [ ln ( V N ) + 3 2 ln ( E N ) ] + constante Dica: Lembre-se que l n N ! ≈ N ln N − N e que ln Γ ( z + 1 ) ≈ z ln z − z . Verifique a extensividade agrupando os termos. III.( ) Derivando a entropia em relação à energia, obtém-se a temperatura microcanônica 1 T = ( ∂ S ∂ E ) V , N = 3 N 2 E Dica: Derive a expressão de S(E) antes da simplificação de Stirling, usando regras de derivada de logaritmo. IV. ( ) A entropia obtida não é extensiva, pois o termo logarítmico impede proporcionalidade direta com N. Dica: Agrupe os termos em N k B × [ algo ] . A entropia será extensiva se o conteúdo entre colchetes não depender de N de modo não linear. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: A V - V - F - F B V - V - V - V C V - V - V - F D F - F - V - F E F - V - V - F