Número da partícula - Particle number

O número de partículas (ou número de partículas ) de um sistema termodinâmico , convencionalmente indicado pela letra N , é o número de partículas constituintes desse sistema. O número de partículas é um parâmetro fundamental em termodinâmica que é conjugado ao potencial químico . Ao contrário da maioria das quantidades físicas , o número de partículas é uma quantidade adimensional . É um parâmetro extenso , pois é diretamente proporcional ao tamanho do sistema em consideração e, portanto, significativo apenas para sistemas fechados .

Uma partícula constituinte é aquela que não pode ser quebrada em pedaços menores na escala de energia k · T envolvida no processo (onde k é a constante de Boltzmann e T é a temperatura ). Por exemplo, para um sistema termodinâmico que consiste em um pistão contendo vapor de água, o número de partículas é o número de moléculas de água no sistema. O significado de partícula constituinte e, portanto, do número de partícula, é portanto dependente da temperatura.

Determinando o número de partículas

O conceito de número de partículas tem um papel principal nas considerações teóricas . Em situações em que o número real de partículas de um determinado sistema termodinâmico precisa ser determinado, principalmente em química , não é praticamente possível medi-lo diretamente pela contagem das partículas. Se o material é homogêneo e tem uma quantidade conhecida de substância n expressa em moles , o número de partícula N pode ser encontrado pela relação

N = nN A ,

onde N A é a constante de Avogadro .

Densidade do número de partículas

Um parâmetro de sistema intensivo relacionado é dado pela densidade do número de partículas , obtido dividindo o número de partículas de um sistema por seu volume . Este parâmetro é freqüentemente denotado por uma letra minúscula n .

Na mecânica quântica

Em processos de mecânica quântica , o número total de partículas pode não ser preservado. O conceito é, portanto, generalizado para o operador de número de partículas , ou seja, o observável que conta o número de partículas constituintes. Na teoria quântica de campos , o operador do número de partículas (ver estado Fock ) é conjugado à fase da onda clássica (ver estado coerente ).

Na qualidade do ar

Uma medida da poluição do ar usada nos padrões de qualidade do ar é a concentração atmosférica de material particulado . Esta medida é geralmente expressa em μg / m 3 ( microgramas por metro cúbico). Nas atuais normas de emissão da UE para carros, vans e caminhões e na próxima norma de emissão da UE para máquinas móveis não rodoviárias, as medições e limites do número de partículas são definidos, comumente chamados de PN , com unidades [# / km] ou [# / kWh]. Nesse caso, PN expressa uma quantidade de partículas por unidade de distância (ou trabalho).

Referências