Al leer libros de texto de introducción a la mecánica cuántica y la química, se habla mucho sobre las transiciones de energía en los átomos debido a la absorción/liberación de fotones. Sin embargo, los átomos también pueden absorber y liberar energía mecánicamente (vibración y rotación), y es este movimiento mecánico de los átomos lo que da como resultado la sensación de calor.
Entonces, ¿cuáles son las reglas para cuando un aumento de energía (ya sea debido a un empujón térmico o a la absorción de un fotón) conduce a una mayor energía de rotación/vibración en un átomo frente a un salto de electrones?
¿Alguien tiene una buena introducción / referencia a esto?
Todo está regido por la mecánica cuántica en el marco microscópico. Los átomos, las moléculas y las redes siguen las reglas de la mecánica cuántica, incluidas las vibraciones y las rotaciones. Esto significa que hay potenciales, que son eléctricos o magnéticos, es decir, la fuerza electromagnética actúa en este nivel, y hay en principio soluciones de ecuaciones mecánicas cuánticas a las que deben obedecer los átomos, las moléculas y las redes.
Es un problema de muchos cuerpos, cómo pasar del marco cuántico al marco clásico donde se definen cantidades termodinámicas como el calor, y se utilizan varios modelos mecánicos cuánticos según el problema específico. Un ejemplo de tales modelos es la teoría de bandas de sólidos, que se utiliza para el comportamiento de la materia bajo la electricidad.
Para el calor no se necesitan cálculos específicos, ya que las teorías clásicas de la termodinámica y la mecánica estadística clásica modelan bien el comportamiento cuántico subyacente. Cuando sea necesario, se puede utilizar la mecánica estadística cuántica .
Hablamos de vibraciones y rotaciones pero estos son niveles vibracionales y rotacionales , estados mecánicos cuánticos, donde los intercambios de energía se dan a través de intercambios de fotones a niveles de energía de frecuencia infrarroja, que finalmente terminan dando al cuerpo negro la radiación de cualquier materia, que nosotros sentido como calor.
Entonces, a nivel microscópico, todas las transferencias de energía ocurren a través de interacciones electromagnéticas cuantificadas, de las cuales surgen las teorías clásicas.