Quais são as variáveis mantidas constantes no ensemble grande canônico?
Passo 1
O enunciado pergunta quais variáveis permanecem fixas no ensemble grande canônico. O conteúdo é Mecânica Estatística, especificamente a definição de ensembles termodinâmicos, e vamos precisar lembrar como cada ensemble se caracteriza pelas grandezas mantidas constantes e por quais grandezas o sistema pode trocar com o reservatório.
Passo 2
Um ensemble é um conjunto hipotético de cópias de um sistema termodinâmico, cada cópia estando em equilíbrio com um reservatório.
- No ensemble canônico, o sistema troca energia com o reservatório, mantendo constantes o número de partículas
, o volume e a temperatura . - No ensemble grande canônico, o sistema troca não só energia mas também partículas com o reservatório, de modo que podem flutuar
e .
Passo 3
Como o sistema está em contato com um reservatório térmico (fixando a temperatura) e um reservatório de partículas (fixando o potencial químico), e não troca volume, as grandezas mantidas constantes são:
(volume),
(temperatura) e
(potencial químico).
Resposta
No ensemble grande canônico, mantêm-se constantes o volume
, a temperatura
e o potencial químico
.