¿Cómo se representa el calor a nivel cuántico?

La energía térmica, a nivel microscópico, se almacena en los grados de libertad de los átomos y moléculas. Estos grados de libertad son de traslación, rotación y vibración. Todos ellos almacenan diferentes cantidades de energía, dependiendo de la geometría del átomo. Los grados de libertad de traslación son el átomo o la molécula que se mueve en el espacio, y siempre hay 3 para las 3 dimensiones del espacio. Los modos de rotación y vibración provienen de la geometría del átomo/molécula.

De la mecánica cuántica se desprende la idea de que la energía almacenada en los modos rotacional y vibratorio (y traslacional, si está confinado) debe venir en paquetes cuantificados, con un tamaño mínimo. Este tamaño depende de la forma de un determinado modo. Para átomos individuales, el momento de inercia y la energía de rotación son muy pequeños. La cantidad de energía que debe agregarse para excitar los modos de rotación es grande, por lo que estos no contribuyen al almacenamiento de calor hasta temperaturas muy altas.

Las moléculas tienen momentos de inercia mucho más altos alrededor de ciertos ejes. Por ejemplo, el O2 tiene un momento de inercia alto alrededor de los dos ejes perpendiculares a su eje de enlace y un momento de inercia bajo alrededor de su eje de enlace. Por lo tanto, almacena energía térmica en esos dos y contribuyen a la capacidad calorífica de O2.

Los modos vibratorios almacenan mucha más energía que los modos de traslación o rotación, y solo están activos a temperaturas más altas.

Esto es básicamente lo que es el calor a nivel microscópico. La mecánica cuántica nos dice que la energía almacenada en los modos debe ser cuantizada.

El teorema de equipartición dice que todos los modos de excitación transportan calor. Puede haber algunos modos que sean demasiado energéticos para ser excitados a una temperatura dada, pero los modos restantes están todos excitados. En términos demasiado simples, todo lo que pueda temblar, se estremecerá.

De alguna manera es un tema abierto de investigación. No hay forma de subdividirlo y terminar vinculando el mundo cuántico con el clásico. A nivel cuántico, diferentes procesos clásicos que leen un concepto particular, siempre se basan en posiciones y energías ya determinadas de un sistema. Cuando uno va a sistemas con una entropía muy baja, tendemos a perder el rastro de las energías medibles, mientras que los sistemas de alta energía también son fuente de otras partículas diferentes. Entonces encontramos diferentes divisiones dentro de la física misma, donde no es posible reconciliar energía pequeña con grande o baja con alta. Siempre se deben crear diferentes subdominios para diferentes escenarios. La pregunta principal que hay que hacer algunas veces es, podrían ser sus parámetros, además de las limitaciones científicas en la comprensión, que bloquean diferentes niveles de comprensión para combinar la información de manera correcta.

Los fonones se denominan cuantos de vibraciones reticulares. Así como los fotones son cuantos de radiaciones EM. En los sólidos, la red vibra debido al calor. El cuanto de vibración de la red se llama fonón. Es la frecuencia X constante de Planck tal como la tienes para los fotones. La capacidad calorífica de los sólidos, por ejemplo, y la conductividad térmica se explican utilizando este concepto de fonón. –

el calor no es cinético o algo así, el calor debe ser una emergencia y, para ser una pregunta, cómo los cuantos podrían conectarse con otros sin emerger y fuera de la consecuencia, entonces el tiempo y cualquier cosa no crecen por la teoría de la causa y la consecuencia. Entonces ocurre la paradoja. , absolutamente no lo entiendo.